Транзисторный ключ

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)м, Кл.з Н 03 К 17/60 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) ТРАНЗИСТОР 11 ЫЙ КЛЮЧ Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в мостовых переключателях тока, например, для управления электродвигателями.Известен транзисторный ключ, содержащий трансформатор управления, у которого выходная обмотка соединена со входом транзисторного ключа через двухполупериодный выпрямитель 1Недостатком такого транзисторно" го ключа являются низкие функциональные возможности из-за значительных потерь энергии в цепи управления транзистором.Наиболее близким по технической сущности является транзисторный ключ, у которогО мощность управления пропорциональна выходному току, Этот транзисторный ключ содержит силовой транзистор, управляющий транзистор, два коммутирующих диода, два трансформатора обратной связи, каждый иэ которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий основную обмотку со средней точкой, при этом первичный обмотки трансформаторов обратной связи включены последовательно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов обратной связи связана сбазой силового транзистора, а крайние выводы обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующеготрансформатора, средняя точка которойсоединена с эмиттером силового транзистора 2 .Недостатком этого транзисторногоключа являются узкие функциональныевозможности, связанные с тем, чтодля управления рядом идентичных транзисторных ключей необходим ряд управляемых источников переменного напряжения, что ограничивает область его.применения, например, в мостовых переключателях тока.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей транзисторного ключа.Указанная цель достигается тем,что в транзисторный ключ, содержащийсиловой транзистор, управляющий транзистор, два коммутирующих диода, дватрансформатора обратной связи, каждый из которых имеет первичную ивторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий основную обмоткусо средней точкой, при этом первич ные обмотки трансформаторов обратнойсвязи включены последовательно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов обратной связи соединена с базой силового транзистора, а крайние выводы этих обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка которой соединена с эмиттером силового транзистора, введены два диода управления, в трансформаторы обратной связи введена общая управляющая обмотка со средней точкой, а в согласующий трансформатор введена дополнительная обмотка со средней точкой, причем средняя точка общей управляющей обмотки тран сформаторов обратной связи соединена с коллектором управляющего транзистора, а крайние выводы этой обмотки через диоды управления соединены с крайними выводами дополнителвной-.об О мотки согласующего трансформатора, средняя точка которого соединена с эмиттером управляющего транзистора, при этом вторичные обмотки трансформаторов обратной связи выполнены в виде одной общей обмотки со средней точкой, наматываемой одновременно на обоих сердечниках трансформаторов обратной связи; кроме того, введен дополнительный трансформатор, имеющий первичную, вторичную и управляющую обмотки, причем первичная обмотка включена последовательно в силовую цепь, вторичная обмотка включена последовательно в базовую. цепь силового трайзистора, а управляющая обмотка включена последовательно в коллекторную цепь, управляющего транзистора.на чертеже представлена электрическая схема транзисторного ключа, 40Схема транзисторного ключа содержит силовой транзистор 1, снабженный резистором 2 в цепи смещения, управлякщий транзистор 3, два трансформатора 4 и 5 обратнои связи, дополнительный трансформатор 6 и согласующий трансформатс 1 р 7.Согласующий трансформатор 7 имеет ОснОвную ОбмОтку 8 выпОлненную СО средней точкой, соединенной с эмит" тером силового транзистора 1, а крайние выводы обмотки 8 соединены с анодами коммутирующих диодов 9 и 10. Катоды коммутирующих диодов 9 и 10 соединены с крайними выводами вторичной,обмотки 11 трансформаторов 4 и 5 обр 1 тной связи, выполненными в виде наматываемой сразу на оба магнитопро- вода общей обмотки со средней точкой, соединяемой через вторичную обмотку 12 дополнительного трансформа тора 6 с базой силового транзистора 1. Первичные обмотки 13 и 14 транс форматоров 4 и 5 обратной связи и первичная обмотка 15 дополнительного трансформатора 6 включены последова тельно в цепь нагрузки. Управляющая обмотка 16 со средней точкой согласующего трансформатора 7 своими крайними выводами через диоды 17 и 18 управления соединена с крайними выводами управляющей обмотки 19 трансформаторов 4 и 5 обратной связи, наматываемой одновременно на обоих магнитопроводах и имеющеи среднюю точку, которая через управляющую обмотку 20 дополнительного трансформатора 6 и коллекторно-эмиттерный переход управляющего транзистора 3 соединена,со средней точкой обмотки 16 согласующего трансформатора 7. В транзистоРном ключе имеется два выпрямительных диода 21 и 22 и сглаживающий конденсатор 23.Устройство работает следующим образом.Вторичные обмотки 11 трансформаторов 4 и 5 обратной связи, выполненные в виде одной общей обмотки, наматываемой одновременно на обоих магнитопроводах и имеющей среднюю точку, представляют собой дроссельные обмотки магнитного усилителя, выполненного на трансформаторах 4 и 5. Первичные обмотки 13 и 14, выполняющие роль управляющих в магнитном усилителе, включены всиловую цепь. При подаче питающего напряжения на первичную обмотку согласующего трансформатора 7 по коммутатирующим диодам 9 и 10, вторичным обмотка 11, вторичной обмотке 12 дополнительного трансформатора 6 и переходу база-эмиттер силового транзистора 1 протекает ток холостого хода магнитного усилителя на трансформаторах 4 и 5, который открывает силовой транзистор 1. С помощью вторИчных обмоток 11 Обеспечиэается регулирование тока, поступающего в базу силового транзистора 1 из основной обмотки 8 согласующего трансформатора 7 и пропорционального току коллектора.В некоторых случаях применения транзисторного ключа установка дополнительного трансформатора 6 необязательна, В этих случаях ток, протекающий в базовой цепи, имеет форму, определяемую свойствами магнитного усилителя, Просадки базового тока, вызванные сменой полярности питающего напряжения, могут отрицательно сказаться на работе силового транзистора 1 в процессе переключения, так как мгновенная мощность переключения может превысить допустимую. Для ликвидации этих просадок в коллекторную и базовую цепь силового транзистора 1 включены соответственно первичная 15 и вторичная 12 обмотки дополнительного трансформатора 6. При изменении тока в юазовой цепи на обмотке 12 дополнительного трансформатора6 возникает ЭДС, препятствующая иэформула изобретения1, Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, управляющий транзистор, два коммутирующих диода, два 55 менению тока и поддерживающая его на постоянном уровне.. Для управления силовым транзистором 1 используется управляющая часть схемы, содержащая управляющую обмотку 16 согласующего трансформа." тора 7 и управляющую обмотку 19 трансформаторов 4 и .5 обратной связи, управляющую обмотку 20 дополнительного трансформатора 6, диоды 17 и 18 управления и управляющий транзистор .3. При этом отношение числа витков обмоток 8, 11 и 12 трансформаторов 4 и 5 дополнительного трансформатора 6 и согласующего трансформатора 7, включенных в базовую цепь силового транзистора 1, к числу витков15 соответствующих управляющих обмоток 16, 19 и 20 этих же трансформаторов, включенных в управляющую часть схемы, одинаково, т.е.ОВ и . ИЯ 20 %6 ф 9 ф 20При подаче управляющего сигнала на открытие управляющего транзистора 3 напряжения между точками 24 и 25 приблизительно становится равным нулю. Так как управляющая часть схемы транзисторного ключа выполнена по принципу подобия с его базовой частью, то напряжение между точками 26 и 27, т,е. напряжение между эмиттером и базой силового транзистора, тоже приблизительно становится равным нулю и силовой транзистор закрывается. В практических схемах в результате потерь энергии в трансформа- З торах и из-за наличия остаточных напряжений на диодах 17 и 18 управления и управляющем транзисторе 3 потенциал базы силового транзистора не значительно отличается от нуля. Поэто- . му для надежного запирания силового 40 транзистора 1 на его базу следует подать отрицательное смещение, создаваемое, например, с помощью двух выпрямительных диодов 21 и 22, резистора 2 и сглаживающего конденса- р тора 23.Таким образом, введение дополнительного трансформатора и управляющих обмоток в трансформаторы расширяют функциональные воэможности тран- О зисторного ключа, повышается его надежность и коэффициент полезного действия. трансформатора обратной связи, каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий транс" форматор, имеющий основную обмотку со средней точкой, при этом первичные обмотки трансформаторов обратной связи включены последовательно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов обратной связи соединена с базой силового тран" зистора, а крайние выводы этих обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка которой соединена с эмиттером силового транзистора, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, введены два диода управления, в трансформаторы обратной связи введена общая управляющая обмотка со средней точкой, а в согласующий трансформатор введена дополнительная обмотка со средней точкой, причем средняя точка общей управляющей обмотки трансформаторов обратной связи соединена с коллектором управляющего транзистора, а крайние вы воды этой обмотки через диоды управления соединены с крайними выводами дополнительной обмотки согласующего трансФорматора, средняя точка которого соединена с эмиттером управляющего транзистора.2. Ключ по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что вторичные обмотки,трансформаторов обратной, связи выполнены в виде одной общей обмотки со средней точкой, наматываемой одновременно на обоих сердечниках трансформаторов обратной связи.3. Ключпоп. 1,отличающ и й с я тем, что введен дополнительный трансформатор имеющий первичную, вторичную и управляющую обмотки, причем первичная обмотка включена последовательно в силовую цепь, вторичная обмотка включена последовательно в базовую цепь силового транзистора, а управляющая обмотка включена; последовательно в коллекторную цепь управляющего транзистора. Источники информации,принятые во вцимание при экспертизе1. Балагуров В.А., Гридин В.М. иЛозенко В.К. Бесконтактные двигатели постоянного тока с постояннымимагнитами. М., Энергия, 1975,с. 29, рис. 14 а.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 281877/21,кл. Н 03 К 17/6007.09.79.873414 ставитель А,Воехред А.Савка Редакто Недолужен У.Пономаре орре Заказ 9072 лиал ППП фПатент, г. Ужгород, Ул, Проектная ННИИПИ ГосУ по делам 13035, Иосква, Тираж 991 Подписственного комитета СССРобретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/5