Высоковольтный переключатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 3 К 17 60 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОТЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР МИТЕТТНРЬПИЯ ОБРЕТ ОПИСАН ЕТЕЛЬСТВУ 2 льство СССР 176 ь 1985 ство СССР 17(60 ь 1987,(21) 4463179/24,-21,ЯОшМИИ 2 А 2 (54) высоковольтный пвР ,.(57) Изобретение относи ной технике и может быт вано в преобразователях импульсных модуляторах, тения - повышение КПД в го перекщочателя за сче терь энергии в цепях уп клвчающими транзисторам ЕКЛ 10 ЧАТЕЛЬ тся к импульсь использонапряжения и Цель изобреысоковольтно т снижения поравления пере- и. При поступ1554132 лении положительного управляющега импульса на шину 16 транзисторы 1,1-1,М открываются и через индуктивные эле - менты 8 14.1-14(М) течет ток от9 в5 источника 12 питания, При отрицательном управляющем импульсе транзисторы 1.1-1,М закрываются и накопленная в индуктивных элементах 8, 14,114(М) энергия через диоды 3, 4,1 -4.(М) передается в конденсаторы6.1-6,М и нагрузку . Управление транзисторами 1,2-1.М осуществляется спомощью положительной обратной связи образованной трансформаторами9.1-9.(М). 1 ил.Изобретение относится к импульсной, 5технике и может быть использовано впреобразователях напряжения и импульсных модуляторах различного назначеНИ 5,Цель изобретения - повышение КПДвысоковольтного переключателя путемснижения 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 2,1-2,М, разделительный диод 3, М. зарядных диодов4.1-4.(М), М стабилитронов 5.1-5.М,М конденсаторов 6,1-6.М, нагрузку ,первый индуктивный элемент 8 (например, дроссель), Мимпульсных транс-форматоров 9,1-9.(М) каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки 1 О и 11, источник 12 питания,резистор 13, Мдополнительных индуктивных элементов 14,1-14(М) (например дросселей), Первичные обмот 40ки 10 каждого из импульсных трансформаторов 9,1-9,(М) 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 ичерез резистор, 13 к общей шине 15,База каждого из транзисторов 1,2-1,М,кроме первого транзистора 1,1, сое-динена с первым выводом соответствующего зарядного Диода 4,1-4,(М),Каждый из ограничительных диодов 2,12,М подключен встречно-параллельно,переходу база-эмиттер соответствующего транзистора 1,1 - 1,М, Первый вывод первого индуктивного элемента 8 соединен с первым выводом разделительного диода 3. Первые выводы каждого изконденсаторов 6,1-6,М подключены кпервым выводам соответствующих стабилитронов 5,1-5.М, Каждый из дополнительных индуктивных элементов 14,114,(М) выключен между эмиттеромсоответствующего 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 коллекторуМ-го 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),которая включена согласно с первичнойобмоткой 10, Второй вывод разделительного диода 3 соединен с первым выводом нагрузкии первым выводом М-гоконденсатора 6,М, Вторые выводы последующих конденсаторов 6.2-6.М и стабилитронов 5,2-5,М подключены к первому выводу предыдущего конденсатора6.1, 6.2 и к второму выводу соответствующего зарядного диода 4,1-4,(М)Вторые выводы первого конденсатора6, и первого стабилитрона 5 соединены с вторым выводом нагрузки 7и общей шиной 15Высоковольтный переключатель работает следующим образом,, В исходном состоянии в паузах между импульсами все транзисторы 1,1-1,Мзаперты, Стабилитроны 5,1-5.М заперты, поскольку напряжение стабилизации у них выбирается большим, чем рабочее напряжение на конденсаторах6,1-6,М,и примерно равным величине максимально допустимого напряженияколлектрр-эмиттер для транзисторов5 155411,.-1,М. При поступлении положительного управляющего импульса на базутранзистора 1,1 он отпирается, приэтом через него, обмотку 11 трансформатора 9.1 и дроссель 14.1 с большой5индуктивностью Е, от источника 12начинает протекать ток 1 , величинакоторого нарастает по пилообразномузакону во времени. На обмотке 10 приэтом образуется напряжение Е положительной обратной связи, под действи-ем которой отпирается транзистор 1,2,Через последний дроссель 14,(М) иобмотку 11 трансфсрматора 9.(М) ана логично указанному также начинает протекать ток, Под действием положительной обратной связи отпирается транзисторМ,Теперь уже через все М открытых 20и насыщенных транзисторов 1,1-1,Мначинает протекать от того же источника 12 ток Е через индуктивностьЕдросселя 8, которая имеет меньшуювеличину, чем индуктивность Е дросселей 14.1 - 14,(И), Диоды 3, 4. -4(М) при этом запираются, ток 1дросселя 8 продолжает нарастать, превышая по величине токи 1 г в индук-тивностяхдросселей 14,1-14,(М) 30в индуктивностях 1. и Е, накапливается энергия,равнаягЯ- 141 и 1), 2 В Зф1-1 32ологично указанному под действием ЭДСсамоиндукции, возникающей в индуктивносги дросселя 14,(М). отпираютсядиоды 2,М и 4.(М), что приводитк эапиранию транзистора 1,М и передаче энергии из индуктивности дросселя4,(М) в конденсаторы 6,1 и 6.2,Далее, вследствие прекращения токачерез все транзисторы .1,1-,.М поддействием ЭДС самоиндукции, возникающей в индуктивности Е,о дросселя 8,отпираегся диод 3 и энергия передается из дросселя 8 в конденсаторы 6,16 М и в нагрузку 7. Если выполняется условие 1. Е то напряжения Еьна конденсаторах 6.1-6,М при одинаковой величине их емкости равны примерно Е ь" Е/М, где Е 7 - напряжениена нагрузке , Перенапряжений натранзисторах 1,1-,1,М в процессе ихзапирания нет, так как аналогичнопрототипу первым запирается транзистор 1.1, далее - транзисторы 1.2 и1,М. Если даже оказывается, что процесс выключения у одного из транзисторов, например транзистора 1,2,аномально длительный, то тогда послезапирания транзистора 1.1 в установившемся режиме напряжение на егоколлекторе не сможет стать большим,чем Е =М, так как открывается диод4.1.КПД предлагаемого высоковольтногопереключателя вышее, чем у известных,в результате снижения потерь энергиив цепях управления переключающимитранзисторами, В момент, когда энергия Ы 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 1 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 идтиуже через обмотку 1 О). На базе транзистора 1,2 образуется в этих усло-виях отрицательный запирающий импульс г ограничиваемый по амплитуде диодом 2,2 а энергия У из индуктивности Ь дросселя 14 Г с малыми потерями передается в конденсатор 6.1. Вследствие запирания транзистора 1,2 ана 40 Формула изобретения Высоковольтный переключатель,содержащий М транзисторов М ограни" чительных диодов, разделительный диод, ,5,Мзарядных диодов, М стабилитронов, М конденсаторов, нагрузку первый индуктивный элемент и Мимпульсных трансформаторов, первичные обмотки каждого из которых включены парал лельно база-эмиттерным перехбдам соответствующих транзисторов, кроме, первого, эмиттер первого транзистора присоединен к общей шине и к первому выводу источника питания, база перво- ГО транзистора подключена непосредственно к входной шине и через резистор к общей шине, база каждого из транзисторов, кроме первого, соедине- на с первым выводом соответствующегоЗаказ 465 Тираж 665 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 зарядного диода, каждый из ограничительных диодов подключен встречно- параллельно переходу база - эмиттер соответствующего транзистора, первый вывод первого индуктивного элемента5 соединен с.первым выводом разделительного диода, первые выводя каждого из конденсаторов подключены к первым выворам соответствующих стабилитронов о т л ич а ю щ н й, с я тем, что, с целью повышения КПД, введены Мдрпопнительных индуктивных элементов, кавдый из которых включен между эмитте 1 ром 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 вторичнуюобмотку соответствующего импульсного трансформатора, которая включенасогласно с первичной обмоткой, второй вывод разделительного диода соеди"нен 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 конденсцто"ра и первого стабилитрона соединеныс вторым выводом нагрузки и общей ши"ной.