Магнитно-транзисторный ключ

Номер патента: 974583

Автор: Глебов

ZIP архив

Текст

Союз СоветскикСоциапистичесиикРесиубпии АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнительное к авт. санд-ву -22)Заявлено 29. ОЙ,81 (21) 3281 1)М К 17/60 ки,па -присоединением ударстюяыЯ каиятатСССРделан язюбретеяяЯя аткрытяЯ 23) При Опубликовано 15.11.82. Бюллетень М 4 Дата опубликовании описания 15. 11. 82 53) УД,К 621, 382) Авторизобретен А. Глебов тябрьской Революци осковскии ордена Ленина и орде энергетический институ аявите ТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано всистемах регулирования и управления,в автоматике и злектроприводе.Известен магнитно-транзисторныйключ, содержащий силовой транзистор,в цепи нагрузки которого включенапервичная обмотка трансформатора, авторичная - в базовой цепи 1 1. Однако известному устройству свойтвенна низкая надежность.Наиболее близким к изобретению является магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, в цепи нагрузки которого включена подвижная обмотка трансформатора, вторичные обмотки положительной и отрицательной обратных связей которого первыми выводами подключены к базе силового транзистора и первой управляющей шине, а вторыми выводами - соответственно к второй и третьей управляющим шинам 1 21. Однако и это устройство не отличается высокими надежностью и КПД.Цель изобретения - повывение КПД и надежности.Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, в цепи нагрузки которого включена первичная обмотка трансформатора, вторичные обмотки положительной и отрицательной обратных связей которого первыми выводами подключены к базе силового транзистора и первой управляющейшине, а вторыми выводами - соответствен но к второй и третьей управляющим шинам, введены конденсатор, диод, дополнительная обмотка и сердечник трансформатора, причем дополнитель" ная обмотка и диод соединены в последовательную цепь, подключенную. параллельно конденсатору, который через первичную обмотку трансформатора подключен к эмиттерно-коллекторной цепи силового транзистора, а дополнитель"3 974583ный сердечник магнитно связан с первичной и дополнительной обмоткамитрансформатора,На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложен- зного устройства.Коллектор силового транзистора 1через первичную обмотку 2 трансформатора, выполненного на первом сердеч-нике 3, обладающем линейной магнит-16ной характеристикой, и втором сердечнике 4, и нагрузку 5 связан с шиной6 питания. Змиттер силового транзис -тора 1 непосредственна соединен с заземленной шиной 7, а база подключена 15к общей точке управляющих обмоток 8и 9 трансФорматора, выводы которыхсоединены с выходами цепи 10 управления. Обмотка 8 является обмот, кой положительной обратной связиЭПОС), еобмотка 9 - отрицательной обратнойсвязи (ООС). Обмотка 9 может бытьмногосекционной, и тогда выводы секций этой обмотки соединены с выходами цепи управления. 23Параллельно цепи из соединенныхпоследовательно первичной обмотки 2.трансформатора и выходной цепи силового транзистора 1 включен конденсатор 11. Параллельно конденсатору 11включена цепь из соединенных последа.вательно дополнительной обмотки 12трансформатора и диода 13,;Первичная обмотка 2 и дополнительная обмотка.32 охватывает оба сердеч"3никауправляющие обмотки 8 и 9 расположены на втором сердечнике 4.Принцип действия устройства саста.ит в следующем,40Когда управляющий сигнал отсутствует на входе цепи 10 управления, .последняя обеспечивает запертое состояние силового транзистора 1, ацепь ООС замкнута.Поступление управляющего сигналана вход цепи .10 управления вызываетпоявление отпирающего тока смещенияв базовой цепи силового транзистора1, размыкание цепи ООС, обмотка 9которой включена последовательно с ффвходной цепью силового транзистора,и замыкание цепи ПОС, обмотка 8 которой также включена последовательно с входной цепью силового транзис"тора 1,Отпирание силового транзистора 1вызывает понижение потенциала на егоколлекторе, и к первичной обмотке 2 фтрансформатора прикладывается напряжение. Иа дополнительной обмотке 12при этом также возникает напряжение,которое, складываясь с напряжениемна общей точке обмоток 2 и 12, обеспечивает запертое состояние диода 13,В силу этого, пока на первичной обмотке трансформатора напряжение такой полярности, что положительнымявляется начало обмотки, диод 13заперт, и обмотка 12 блокирована ине участвует в процессах, происходящих в устройстве.Первичная обмотка 2 охватываетсердечник 4, на котором .расположеныуправляющие обмотки 8 и 9, и сердечник 3 с линейной магнитной характеристикой. Появление напряжения на первичной обмотке 2 вызывает нарастание.магнитного потока в линейном сердечнике, причем скорость роста этогопотока ограничена величиной напряжения, возникающего на первичной обмотке. Гсли нагрузка 5 такова, что длянее характерен кратковременный режимкороткого замыкания, напряжение, приложенное к первичной обмотке 2, неможет превысить напряжение питания,т. е. ограничено. Следовательно, ограничена скорость роста магнитногопотока в сердечнике 3, а в силу линейности магнитной характеристики этого сердечника оказывается ограниченной скорость роста ИДС в этом сердечнике, создаваемой током пе 1 вичнойобмотки 2,Таким образом, нарастание тока впервичной обмотке 2 может происходитьтолько с ограниченной скоростью, аэто ведет к уменьшению коммутационных потерь при отпирании, к облегчению задачи защиты силового ключа отперегрузки по току, так как применьшей скорости нарастания токачерез транзистор к защите предъявляются меньшие требования по быстродей"ствию, и в частности к уменьшениювероятности вторичного пробоя транзистора, связанного с концентрациейтепловыделения в ограниченном объемекристалла. Тем самым повышается надежность. Кроме того, при меньшейкрутизне нарастания коммутируемого, тока уменьшается уровень возникающихэлектромагнитных помех.Рост тока в первичной обмотке вызывает в силу магнитной связи междупервичной обмоткой 2 и обмоткой 8цепи ПОС пропорциональный рост тока5 971 этой цепи. В результате этого, транзистор 1 поддерживается в режиме насыщения практически с самого начала нарастания коллекторного тока и до тех пор, пока по обмоткам на первич- й ной стороне протекает. ток в направлении от начала обмоток к концу, а на вторичной стороне под действием цепи управления замкнута цепь ПОС.Когда цепь управления переходит.в Е состояние, при котором размыкается цепь ПОС, и, наоборот, замыкается цепь.ООС, возаикает ток в обмотке 9, и этот ток в силу упомянутой магнитной связи между первичной и вторич- И ной сторонами трансформатора пропорционален магнитодвижущей силе, создаваемой токами обмоток 2 и 12, проте-. кающими в направлении от начала к концу этих обмоток. 20При появлении тока цепи ООС состоя" ние силового транзистора 1 вначале вГэне изменяется: он остается в состоя- . нии насыщения, т. е. высокой про" водимости. По выходе из режима И насыщения транзистор переходит вактивный режим, при котором его кол- . лекторный ток начинает уменьшаться, причем уменьшение коллекторного тока происходит форсированно под действи-. ЗЕ ем тока цепи ООС.,Однако. ток цепи ООС практически не уменьшается во время процесса запирания,. что рбусловлено энергией магнитного поля, накоп", ленной в сердечнике с линейной магнитной характеристикой. Уменьшение тока в обмотке 2 компенсируется возрастанием тока в обмотке 12, т. е магнитодвижущая сила, обеспечивающая протекание тока обмотки ООС, сохраняется, а уменьшение ее величины по ме" ,ре вывода энергии из сердечника 3, за короткое время задирания силового транзистора незначительно.Из"за наличия конденсатора 11 на пряжение на обмотке 12 не может возрастать скачком, а следовательно, не :,может скачком возрастать напряжение на обмотке 2, магнитно связанной с обмоткой 12. Таким образом, при быст,ром вследствие формирования, спаде тока через силовой транзистор 1 на" пряжение на нем поднимается медленно, чем обусловливается уменьшение потерь энергии, повышение надежности за счет уменьшения вероятности вторич" ного пробоя транзистора, уменьшение ,уровня коммутационных помех. 83 ЬПосле эапирания силового транзистора накопленная в трансформаторе; энергия возвращается в источник пита.ния через цепь нагрузки, Возможнаорганизация специальном цепи выводанакопленной энергии с помощью дополнительных рекуперационных обмотки идиода (не показаны).В сравнении с прототипом предлага.емый магнитно-транзисторный ключ дает возможность уменьшить потери энергии эа счет ограничения скорости роста тока при отдирании и скорости на-,растания напряжения на транзисторепри запирании, а также за счет болееэффективного, чем в прототипе, форси-рования процесса задирания, повыситьнадежность за счет уменьшения вероятности вторичного пробоя и облегченияработы устройств защиты от перегрузок по току вследствие ограниченияскорости нарастания тока через сило"вой транзистор, уменьшить уровенькоммутационных помех в силу ограниченной скорости изменений тока инапряжения при отпирании и задирании.формула изобретенияМагнитно-транзисторный .ключ, содержащий силовой транзистор, в цепинагрузки которого включена первичнаяобмотка трансформатора, вторичнывобмотки положительной и отрицательнои обратных связей которого первымивыводами йодключены к базе силовоготранзистора и первой управляющей шине, а вторыми выводами - соответственно к второй и третьей управляющимшинам, о т л и,ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД и надежности, введены конденсатор, диод, до"полнительная обмотка и сердечниктрансформатора, причем дополнительная обмотка и диод соединеныв последовательную цедь, подключенную параллельно конденсатору, которыйчерез первичную обмотку трансформато"ра подключен к эмиттерно-коллекторной цепи силового транзистора, а дополнительный сердечник магнитно свя-зан с первичной и дополнительной обмотками трансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРйф 503364, кл. Н 03 К 17/60, 19722. Авторское свидетельство СССРИ гЬ 69 ЗБ, кл. Н 03 К 1 Р 60, 21. 11,77974583 Составитель Л. Техред Н. Тепе ян Корректор В.Прохненко еен дактор Л. Ал 5/78 а филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная. 4 Тираж 959 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Иосква, Ж, Ра

Смотреть

Заявка

3284662, 29.04.1981

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ГЛЕБОВ БОРИС АЛЕКСАНДРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H03K 17/60

Метки: ключ, магнитно-транзисторный

Опубликовано: 15.11.1982

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-974583-magnitno-tranzistornyjj-klyuch.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Магнитно-транзисторный ключ</a>

Похожие патенты