Электронный ключ

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ.РЕСПУБЛИК 091 И 1) .ЗШ Н 03 К 17 60 Г(;(1%3 К 1 Я , Е. и .ю ИСАНИЕ ИЗОБРЕ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ЕН тельство СССР17/60, 1979 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Балагуров В.А., Гридин В.М. Лозенко В,К. Бесконтактные двигател постоянного тока с постоянными магнитами. М., "Энергия", 1975, с. 29,рис. 142. Авторское свидеУ 873414, кл. Н 03 К(54)(57) ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ, содержащийсиловой транзистор, трансформатор содной входной и двумя выходными обмотками, магнитный усилитель с рабочей,токовой и управляющей обмотками,управляющий транзистор, широтноимпульсный модулятор, генератор, стабилизатор напряжения, два диода,конденсатор шины источника питанияи нагрузку, причем эмиттер силовоготранзистора соединен е одной из шинисточника питания и средним выводомпервой выходной обмотки трансформато"ра, крайние выводы которой через рабочую обмотку магнитного усилителясвязаны с базой силового транзистора,коллектор которого через токовую обмотку магнитного усилителя и нагрузку соединен с другой шиной источникапитания, эмиттер управляющего транзистора соединен со средним выводом второй выходной обмотки трансформатора, крайние выводы которой через управляющую обмотку магнитного усилителя связаны с коллектором управляющего транзистора, входная обмотка трансформатора включена между выходами генератора, шины питания которого соединены с соответствующими шинами источника питания и шинами питания стабилизатора напряжения, выход которого и общая шина соединены с шинами питания модулятора, база управляющего транзистора соединена с выходом моду" лятора, а вход модулятора - с входной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежнос- щР ти, введены блокирующий транзистор, стабилитрон, резистор, третий диод элемент И, выход которого подключен к базе блокирующего транзистора и через резистор - к одноименным первым . ЯЪ электродам диодов, первому выводу конденсатора и первому входу элемен- мед та И, при этом вторые электроды пер- (,) рого и второго диодов подключены к (ф крайним выводам второй выходной об" Я) мотки трансформатора, второй электрод р а третьего диода подключен к коллекторам управляющего блокирующего транзисторов и через стабилитрон - к эмит- терам управляющего и блокирующего транзисторов, второму выводу конденсатора и к общей шине стабилизатора напряжения и элемента И, второй вход фа которого соединен с выходом стабилизатора напряжения,обмотками, магнитный усилитель с рабочей токовой и управляющей обмотками, управляющий транзистор, широтноимпульсный модулятор, генератор,стабилизатор напряжения, два диода,конденсатор, шины источника питанияи нагрузку, причем эмиттер силовоготранзистора соединен с одной из шинисточника питания и средним выводомпервой выходной обмотки трансформатора, крайние выводы которой черезрабочую обмотку магнитного усилителя связанш с базой силового транзистора, коллектор которого через токовую обмотку магнитного усилителяи нагрузку соединен с другой шинойисточника питания, эмиттер управляющего транзистора соединен со среднимвыводом второй выходной обмоткитрансформатора, крайние выводы которой через управляющую обмотку магнитного усилителя связаны с коллектором управляющего транзистора, входная обмотка трансформатора включенамежду выходами генератора, шины питания которого соединены с соответствующими шинами источника питанияи шинами питания стабилизатора напряжения, выход и общая шина которого соединена с шинами питания модулятора, база управляющего транзисторасоединена с выходом модулятора, авход модулятора - с входной шиной,введены блокирующий транзистор,стабилитрон, резистор, третий диод,элемент И, выход которого подключенк базе блоикирующего транзистора ичерез резистор - к одноименным первым электродам диодов, первому выводу конденсатора и первому входу элемента И, при этом вторые электродыпервого и второго диодов подключенык крайним выводам второй выходнойобмотки трансформатора, второй электрод третьего диода подключен к коллекторам управляющего и блокирующеготранзисторов и через стабилитрон " кэмиттерам управляющего и блокирующеготранзисторов, второму выводу конденсатора и к общей шине стабилизаторанапряжения и элемента И, второй входкоторого соединен с выходом стабилизатора напряжения.На чертеже приведена электрическаясхема предлагаемого электронногоключа,Электронный ключ содержит силовойтранзистор 1, трансформатор 2 с первой выходной обмоткой 3 со средним 1 1088121 2Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики.Известен электронный ключ, содержащий силовой транзистор, трансформатор, диоды, генератор1 Д.Недостатком данного ключа является низкий КПД из-за значительных потерь энергии в цепи управления силовым транзистором, 1 ОИзвестен также электронный ключ,содержащий силовой транзистор, трансформатор с одной входной и двумявыходными обмотками, магнитный усилитель с рабочей, токовой и управляю щей обмотками, управляющий транзистор, широтно-импульсный модулятор,генератор, стабилизатор напряжения,два диода, конденсатор, шины источни"ка питания и нагрузку, причем эмиттер силового транзистора соединен содной из шин источника питания исредним выводом первой выходной обмотки трансформатора, крайние выводыкоторой через рабочую обмотку магнит ного усилителя связаны с базой силового транзистора, коллектор которогочерез токовую обмотку магнитного усилителя и нагрузку соединен с другойшиной источника питания, эмиттер уп- ЗОравляющего транзистора соединен сосредним выводом второй выходной обмотки трансформатора, крайние выводыкоторой через управляющую обмоткумагнитного усилителя связаны с кол 35лектором управляющего транзистора,входная обмотка трансформатора включена между выходами генератора, шиныпитания которого соединены с соответствующими шинами источника питания, 4 Ои шинами питания стабилизатора напряжения, выход и общая шина которогосоединены с шинами питания модулятора, база управляющего транзисторасоединена с выходом модулятора, авход модулятора - с входной ши 45ной 2 .Недостатком известного устройстваявляется низкая надежность, обусловленная большим тепловьщелением всиловом транзисторе во время нарастания выходных напряжений генератораи стабилизатора напряженийЦелью изобретения является повышение надежности.Укаэанная цель достигается тем,что в электронный ключ, содержащийсиловой транзистор, трансформаторс одной входной и двумя выходными3 1088выводом 4 и крайними выводами 5, второй выходной обмоткой 6 со среднимвыводом 7 и крайними выводами 8 ивходной обмоткой 9, магнитный усилитель 10 с рабочей обмоткой 11, токовой обмоткой 12 и управляющей обмоткой 13, нагрузку 14, источник 15 питания, управляющий транзистор 16, широтно-импульсный модулятор 17 с входом 18 управления, выходом 19 и шинаОми 20 питания, генератор 21 с шинами 22 питания и выходом 23, блокирующий транзистор 24, стабилитрон 25,резистор 26, конденсатор 27, три диода 28 - 30, стабилизатор 31 постоянна 4го напряжения с шинами 32 питания ивыходом 33, элемент И 34 с двумя управляющими входами 35 и 36 и выходом 37,Эмиттер силового транзистора 1 под Оключен к среднему выводу 4 выходнойобмотки 3 трансформатора 2, крайниевыводы 5 которой через рабочую обмотку 11 магнитного усилителя 10 подключены к его базе. Коллектор силового 25транзистора 1 через обмотку 12 (обмотку токовой обраной связи) магнитного усилителя 10 и нагрузку 14 подключен к одной иэ шин источника 15питания. Эмиттер управляющего транзистора 16 подключен к среднему выво"ду 7 выходной обмотки 6 трансформато"ра 2, крайние выводы 8 которой черезуправляющую обмотку 13 магнитногоусилителя 10 подключены к его коллектору. База управляющего транзисто" .ра 16 подключена к выходу широтно"импульсного модулятора 17, шина 20питания которого подключена к выходу 33 стабилизатора 31 постоянного 4 Онапряжения. Выход 23 генератора 21подключен к входной обмотке 9 трансформатора 2, Коллектор блокирующеготранзистора 24 подключен к катодустабилитрона 25, аноду диода 28 и 45коллектору управляющего транзисто"ра 16. Ваза блокирующего транзисто 1ра 24 подключена к выходу 37 элемента И 34 и одному выводу резистора 26.Другой его вывод подключен к катодам Одиоцов 28 - 30, первому входу 35элемента И 34 и одному выводу конденсатора 27. Другой его вывод подключен к объединенным эмиттерам блокирующего транзистора 24 и управляющего транзистора 16 и аноду стабили"трона 25. Аноды диодов 29 и 30 под-ключены к крайним выводам 8 выход 121 4ной обмотки 6 трансформатора 2. Второй вход 36 элемента И 34 подключенк выходу 33 стабилизатора 31 постояннога напряжения, шины 32 питаниякоторого подключены к источнику 15питания. Шины 22 питания генератора 21 также подключены к источнику 15 питания. Общие шины стабилизатора 31 постоянного напряжения, элемента И 34 и широтно-импульсногомодулятора 17 объединены и подключены к среднему выводу 7 управляющейобмотки б трансформатора 2,Устройство работает следующим об- .разом.Напряжение между точками А и Бпропорционально напряжению между точками А и Б, так как базовый контурсилового транзистора 1 и коллекторноэмиттерный контур управляющего .транзистора 16 выполнен по принципу "подобия". Поэтому в том случае, когдауправляющий транзистор 16 насыщени напряжение между точками А и Б равно нулю, то и напряжение между точ"1ками А и Б также равно нулю. Силовой транзистор 1 закрыт.При включении источника 15 питаниянапряжение одновременно подается через нагрузку 14, токовую обмотку 12,выполняющей функции обмотки обратнойсвязи магнитного усилителя 10, наколлекторно-эмиттерный переход сидо"ваго транзистора 1, на шины 22 питания генератора 21, вырабатывающегопрямоугольное напряжение, и на ши"ны 32 питания стабилизатора 31 постоянного напряжения, Время выхода генератора 21 и стабилизатора 31 постоянного напряжения на номинальный режим работы определяется переходнымипроцессами, происходящими в этих блоках. До тех пор, пока напряжение навходной обмотке 9 трансформатора 2,определяемое напряжением выхода 23генератора 21, и напряжением на выходе 33 стабилизатора 31 постоянногонапряжения не достигнут своих номинальных значений, силовой транзистор 1 закрыт, так как закорочены точки А и Б. В первый момент после включения напряжения источника 15, питания, когда на выходах 23 и 33 еще нетнапряжений, точки А и Б закороченычерез диод 28 и конденсатор 27, Помере нарастания напряжения на выходной обмотке 6 трансформатора 2, напряжение на конденсаторе 27 нарастаетдо величины, равной выпрямленному диодами 29 и 30 номинальному значению напряжения на этой обмотке. В то время; как только напряжение на конденсаторе 27 превысит пороговое на пряжение база - эмиттерного перехода блокирующего транзистора 24, в его базу через резистор 26 потечет ток, обеспечивая его насыщенное состояние и, тем самым, закороченное состояние. точек А и Б до окончания переходных процессов.Сигнал, разрешающий нормальную работу транзисторного ключа, выраба- . тывается следующим образом. На входы 35 и 36 элемента И 34 подаются напряжения выхода 33 стабилизатора 31 постоянного напряжения и выпрямленное диодами 29 и 30 напряжение обмотки 6 трансформатора 2. Сигнал с выхода 37 элемента И 34 обеспечивает закрывание блокирующего транзистора 24 только в том случае, если оба напряжения на его входах достигнут номинальных величин. При наличии такого сигнала, управление управляющим транзистором 16, что соответствует управле- нию силовым транзистором 1, происходит по сигналам, поступающим на его базу с выхода 19 широтно-импульсного 30 модулятора 7 в соответствии с сигналом 0, поступающим на вход 18, таким образом достигается регулирование среднего значения тока Эвынагрузки 14.35При несоответствии какого-либо напряжения на управляющих входах 35 и 36 элемента И 34 номинальному, например при выключении источника 15 питания, сигнал с его выхода 37 не обеспечивает закрывание блокирующего ,транзистора 24. В этом случае, ток разряда конденсатора 27 через резистор 26 поступает на базу блокирующего транзистора 24, обеспечивая его насы" щенное состояние, т.е. закороченное состояние точек А и Б.Стабилитрон .25 защищает коллекторно-эмиттерные переходы управляющего транзистора 16 и блокирующего транзистора 24 в случае перенапряжений в точках А и Б, например при паразитных выбросах напряжения в моменты переключения силового транзистора 1, Диод 28 предотвращает протекание тока разряда конденсатора 27 через открытые коллекторно-эмиттерные переходы управляющего транзистора 16 и блокирующего транзистора 24 и стабнлитрона 25.Использование изобретения позволит повысить надежность электронного ключа за счет обеспечения запертого состояния силового транзистора во время переходных процессов при коммутации питающего напряжения,Электронный ключ испытан в составе силового мостового преобразователя мощностью 2 кВт, Испытания подтверждают эффективность при работе преобразователя без дополнительных коммутирующих устройств, при этом надежность мостового преобразователя повышаетсяна 10-157"1088121 Составитель И,форафонтоактор Н.Рогулич Техред С.Мигунова орректор Ю.Макаренк Тирак 862 Подлисн Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий сква, Ж-З 5, Раушская иаб д, 4/5 акаэ 2688/52ВНИИБ Патент", г Проектная, 4 филиал оро