Транзисторный ключ

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5843 А 1 119) 111) д) 4 Н 03 К 17/60 ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИИ ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСМОМ(71) Научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологи" ческий институт электрических машин постоянного тока Прокопьевского завода "Электромашина"(57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в импульсных устройствах регулирования тока, например в регулято"рах частоты и напряжения электрических машин постоянного тока, Цель изобретения - повышение КПД и расширениефункциональных возможностей, Устройство содержит ключевой транзистор 3,преобразовательную ячейку 4 силовоготока магнитно-транзисторного преобразователя, входные клапаны которойшунтированы конденсатором 5, схему 6управления, датчик 7 входного сигнала, источник 1 питания, нагрузку 2,балластный резистор 8, общий магнито-провод выходного трансформатора 1 Опреобразовательной ячейки силового стока магнитно-транзисторного преобразователя, В устройство введена преобразовательная ячейка 9 тока холостогохода, которая выполнена не треневе- Сторах по двухтактной схеме. Схема 61305843 управления содержит транзистор 11,конденсатор 13, Диод 12, Введение вустройство дополнительных элементов,а также новое выполнение схемы управ 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных устройствах регулирования тока, например в регуляторах частоты и напряжения электрических машин пос тоянного токаЦель изобретения - повышение КПД и расширение функциональных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования тока нагрузки и ограни- чения степени насыщения ключевого транзистора.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема транзисторного ключа.Транзисторный ключ содержит источник 1 питания, к клеммам которого подключены последовательно соединенные нагрузка 2, коллекторно-эмиттерный переход ключевого транзистора 3 и входные клеммы преобразователей ячейки 4 силового тока магнитно-транзисторного преобразователя, шунтированные конденсатором 5, выходные клеммы25 преобразовательной ячейки силового тока магнитно-транзисторного преобразователя подключены к клеммам питания схемы 6 управления, выходная цепь которой соединена с электродами ключевого транзистора 3, а входная цепь соединена с датчиком 7 входного сигнала, балластный резистор 8, преобразовательную ячейку 9 тока холостого хода, выполненную на транзисторах на двухтактной схеме, вы ходная обмотка которой расположена на общем магнитопроводе выходного трансформатора 10 преобразовательной ячейки 4 силового тока магнитно-транзисторного преобразователя, входные клеммы преобразователей ячейки 9 тока холостого хода через балластный резистор 8 включены между коллектором и эмиттером ключевого транзисления позволяют увеличить диапазонрегулирования тока нагрузки и ограничить степень насыщения ключевоготранзистора, 2 э.п. ф-лы,ил,2тора 3 или между положительной клеммой источника питания и положительной клеммой датчика 7 входного сиг"нала,Схема 6 управления транзисторнымключем содержит транзистор 11, кол-"лекторно-эмиттерный переход котороговключен между положительной клеммойпитания схемы управления и базойключевого транзистора 3, конденсатор2, который включен между положительной клеммой питания схемы управлениян эмиттером ключевого транзистора 3,диод 13, анод которого соединен сположительной клеммой питания схемыуправления, а катод - с коллекторомключевого транзистора 3,Также для питания датчика 7 вход"ного сигнала входные клеммы преобразовательной ячейки 9 тока холос"того хода через балластный резистор8 могут быть включены между положи"тельной клеммой источника 1 питанияи положительной клеммой питания датчика 7 входного сигнала,Транзисторный ключ работает следующим образом,При открытом ключевом транзисторе3 напряжение питания по входных .клеммах преобразовательной ячейки 9тока холостого хода мало, так какпадение напряжения на переходе коллектор - эмиттер ключевого транзис"тора 3 минимальное, Весь ток нагрузки 2, протекающий через открытыйключевой транзистор 3, поступает навходные клеммы преобразовательнойячейки 4 силового тока магнитнотранзисторного преобразователя, выходной ток которой поступает наклеммы питания схемы 6 управления,обеспечивающей отпирание ключевоготранзистора 3 прн наличии сигнала отдатчика 7 входного сигнала, 1305843 4При открытом ключевом транзисторе3 ток питания схемы 6 управленияпротекает через коллекторно-эмиттерный переход открытого транзистора 11на базу .ключевого транзистора 3 ичерез диод 13 - на коллектор ключевоготранзистора 3./Ответвление части входного токасхемы 6 управления на коллектор ключевого транзистора 3 уменьшает ве,личину тока базы ключевого транзистора 3 и тем самым ограничивает степень его насыщения. В момент запирания транзистора 11 весь ток питаниясхемы 6 управления протекает через15диод 13 на коллектор ключевого транзистора 3 в течении времени рассасывания в нем неосновных носителей заряда. Благодаря этому на р-п переходе диода 13 накапливается заряд (неосновных носителей тока), которыйпри запирании ключевого транзистора3 обеспечивает в течение времени восстановления обратного сопротивлениядиода 13 протекание через него тока,заряжающего конденсатор 12, и поддерживает низкое напряжение на коллекторе ключевого транзистора 3. Таким образом, малая длительность протекания большого прямого тока через 30диод 13 позволяет уменьшить потери всхеме по сравнению с известным устройством, где прямой ток протекаетчерез диод в течение всего времениоткрытого состояния ключевого транзистора,Также в момент отпирания транзистора 11 происходит форсировка базового тока ключевого транзистора 3благодаря разряду конденсатора 12, 40что уменьшает время отпирания клю-чевого транзистора 3 и уменьшает,чем самым, динамические потери,При закрытом ключевом транзисторе 3 на его коллекторно-эмиттерном 45переходе падение напряжения практически равно напряжению источника 1питания, Через балластный резистор 8протекает ток питания преобразовательной ячейки 9 тока холостого хода,50Поскольку падение напряжения на преобразовательной ячейке 9 тока холостого хода можно выбрать большим, чемна преобразовательной ячейке 4 силового тока магнитно-транзисторного 55преобразователя путем выбора витковых данных ее обмоток, то для получения одной и той же мощности на выходе транзисторного ключа требуется меньший ток питания, протекающий через балластный резистор 8, благодаря чему потери мощности в балластном резисторе 8 могут быть уменьшены и диапазон регулирования тока нагрузки 2 может быть расширен в сторону уменьшения минимального тока нагрузки 2.Формула и з обре т е н и я1, Транзисторный ключ, содержащий источник питания, к клеммам которого подключены последовательно соединенные нагрузка, коллекторно-эмиттерный переход ключевого транзистора и входные клеммы преобразовательной ячейки силового тока магнитно-транзисторного преобразования, шунтированные конденсатором, выходные клеммы преобразовательной ячейки силового тока магнитно-транзисторного преобразователя подключены к клеммам питания схемы управления, выходная цепь схемы управления соединена с.электродами ключевого транзистора, авходная цепь соединена с дат" чиком входного сигнала, балластный резистор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей, введена преобразовательная ячейка тока холостого хода, которая выполнена на транзисторах по двухтактной схеме, выходная обмотка преобразовательной ячейки тока холостого хода расположена на общем магни топроводе выходного трансформатора преобразовательной ячейки силового тока магнитно-транзисторного преобразователя, входные клеммы преобразовательной ячейки тока холостого хода через балластный резистор включе- . ны между коллектором и эмиттеромключевого транзистора или между положительной клеммой источника питания и положительной клеммой датчика входного сигнала2, Ключ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что схема управления содержит транзистор, коллекторноэмиттерный переход которого включен между положительной клеммой питания схемы управления и базой ключевого транзистора,3, Ключ по пп, 1 и 2, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью1305843 Составитель Г. ТерешинаРедактор Г. Гербер Техред М. Ходаиич Корректор Л, Патай Заказ 1464/54 Тираж 902 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ограничения степени насьпцения ключевого транзистора, схема управлениясодержит конденсатор и диод, анодкоторого соединен с положительнойклеммой питания схемы управления, а катод - с коллектором ключевоготранзистора, конденсатор включенмежду положительной клеммой питаниясхемы управления и эмиттером ключевого транзистора.