БЕСКОНТАКТНЫЙ ПУТЕВОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к бесконтактным переключающим устройствам с использованием магнитно-транзисторных ключей.

Известен бесконтактный путевой переключатель, содержащий силовой транзистор с нагрузкой в цепи коллектора, магнитно-транзисторный автогенератор на двух транзисторах и токовом трансформаторе, транзисторный ключ и диоды, катодами соединенные с базами соответствующих транзисторов автогенератора, а анодами - с коллекторами транзисторного ключа, база которого подключена к управляющей шине [1]. Недостатком этого устройства является сравнительно низкая скорость переключения из-за вялости процесса развития релаксационных колебаний (единицы микросекунд) автогенератора после подачи команды на запирание транзисторного ключа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче является бесконтактный путевой переключатель, содержащий силовой транзистор с нагрузкой в цепи коллектора, магнитно-транзисторный автогенератор на двух транзисторах и токовом трансформаторе с секционированными обмотками в цепях баз и коллекторов, два дополнительных транзистора, коллекторы которых соединены с базой силового транзистора, а база каждого из них соединена с эмиттером другого дополнительного транзистора и коллектором транзистора автогенератора, и элемент управления в виде постоянного магнита [2].

Недостатком указанного переключателя является сравнительно низкая надежность из-за высокого значения рабочего напряжения, действующего между коллектор-эмиттерным переходом дополнительных транзисторов, управляющих током базы силового транзистора.

Целью изобретения является повышение надежности переключателя, а также повышение быстродействия при управлении им с помощью электрических сигналов.

Это достигается тем, что в бесконтактный путевой переключатель, содержащий силовой транзистор с нагрузкой в цепи коллектора, магнитно-транзисторный автогенератор на двух транзисторах и токовом трансформаторе с секционированными обмотками в цепях коллекторов, и элемент управления в виде постоянного магнита, введены две дополнительные секции обмотки в цепи баз транзисторов автогенератора, соединенные по отдельности последовательно согласно с основной обмоткой, и два дополнительных диода, дополнительные секции одними разноименными концами соединены с базами транзисторов автогенератора, а другими через дополнительные диоды, включенные в проводящем направлении, - с базой силового транзистора.

Для повышения быстродействия при управлении переключателем с помощью электрических сигналов в устройство дополнительно введены два дополнительных транзистора, три дополнительных резистора, дополнительный переключатель и источник управляющего сигнала, базы транзисторов автогенератора подключены соответственно к коллекторам двух дополнительных транзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами транзисторов автогенератора, а их базы через два дополнительных резистора и нормально замкнутые контакты дополнительного переключателя соединены с положительным зажимом источника управляющего сигнала, нормально разомкнутые контакты дополнительного переключателя соединены через третий дополнительный резистор с базой одного из транзисторов автогенератора, отрицательный зажим источника управляющего сигнала соединен с эмиттерами транзисторов автогенератора.

Выполнение обмотки в цепи без транзисторов автогенератора с двумя дополнительными секциями, подключение баз транзисторов автогенератора к коллекторам двух дополнительных транзисторов и указанное соединение этих элементов с элементами бесконтактного путевого переключателя, обеспечивает повышение надежности и быстродействия.

На фиг.1 изображена электрическая схема бесконтактного путевого переключателя, управляемого с помощью постоянного магнита; на фиг.2 - электрическая схема переключателя, управляемого с помощью постоянного магнита и электрических сигналов.

Устройство содержит транзисторы 1...3,14,15 диоды 4...7, трансформатор 8 тока с основной базовой обмоткой 12 и дополнительными секциями 11 и 13, нагрузку 10, элемент 9 управления, дополнительные резисторы 16...18, источник 19 управляющего сигнала и дополнительный переключатель 20, функции которого может выполнять триггер или другое устройство, аналогичное по назначению.

Переключатель, управляемый с помощью постоянного магнита, работает следующим образом.

Если элемент 9 управления (магнит) удален от сердечника трансформатора 8, то при подаче напряжения питания на зажимы "+" и "-" автогенератора возбуждается, что приводит к поочередному насыщению в противофазе транзисторов 2 и 3 и возникновению прямоугольных напряжения на обмотках трансформатора 8. Пусть в один полупериод работы автогенератора на обмотках существует напряжение полярности, указанной без скобок (см.фиг.1). Напряжением секции 13 открывается и насыщается транзистор 1 по цепи: "+" секции 13, диод 4, база-эмиттерный переход транзистора 1, диод 7, "-" секции 13. В другой полупериод работы автогенератора (полярность напряжения на обмотках указана в скобках) транзистор 1 открывается и насыщается аналогично предыдущему случаю напряжением секции 11 через диод 5 и 6. По нагрузке 10 потечет ток. Так как токи в база-эмиттерных переходах транзисторов 2 и 3 за счет магнитной связи между обмотками трансформатора 8 изменяются пропорционально токам нагрузки, то базовый ток силового транзистора 1 также будет изменяться пропорционально току нагрузки. При этом повышается надежность устройства за счет отсутствия в его схеме дополнительных транзисторов, к коллектор-эмиттерным переходам которых прикладывается высокое значение рабочего напряжения [2] . Здесь функции дополнительных транзисторов выполняют дополнительные секции обмотки в цепи без транзисторов автогенератора.

Если элемент 9 управления (магнит) приблизить к трансформатору 8, то сердечник последнего насыщается и происходит лавинообразный срыв колебаний автогенератора. Напряжение на его обмотках при этом уменьшается до нуля и транзисторы 1. ..3 устройства закрываются. Ток в нагрузке 8 уменьшается до нуля.

Пеpеключатель, управляемый с помощью постоянного магнита и электрическим сигналов, работает следующим образом.

Если элемент 9 управления (магнит) удален от сердечника трансформатора 8, то в исходном состоянии, показанном на фиг.2, сигналом положительной полярности от источника 19 управляющего сигнала через резисторы 16 и 17 открываются дополнительные транзисторы 14 и 15, шунтируя база-эмиттерные переходы транзисторов 2 и 3 автогенератора, которые, закрываясь, вызывают срыв автоколебаний генератора. Силовой транзистор 1 закрывается и ток в нагрузке уменьшается до нуля.

При переводе дополнительного переключателя 20 в положение, противоположное исходному, сигнал положительной полярности через резистор 18 открывает транзистор 2 автогенератора по цепи: "+" источника 19 управляющего сигнала, нормально разомкнутые контакты переключателя 20, резистор 18, база-эмиттерный переход транзистора 2, "-" источника 19 управляющего сигнала, способствуя принудительному быстрому (доли микросекунды) возбуждению автоколебаний. Последнее позволяет использовать предложенный бесконтактный путевой переключатель в мощных высокочастотных импульсных регуляторах напряжения. При этом мощность управления таким переключателем становится ничтожно малой по сравнению с известными устройствами.

Если элемент 9 управления (магнит) приблизить к трансформатору 8, то сердечник последнего насыщается и происходит лавинообразный срыв колебаний автогенератора при любых положениях дополнительного переключателя 20.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность бесконтактного путевого переключателя за счет облегчения его электрических сигналов, обеспечить быстродействие при управлении им с помощью электрических сигналов. Это расширяет функциональные возможности устройства при использовании, например, в широтно-импульсных стабилизаторах и регуляторах напряжения устройств автоматики.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к бесконтактным переключающим устройствам с использованием магнитно-транзисторных ключей. Устройство содержит транзисторы 1 - 3, диоды 4 - 7, трансформатор тока 8 с обмотками 11 - 13, элемент управления 9, нагрузку 10. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. БЕСКОНТАКТНЫЙ ПУТЕВОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий силовой транзистор с нагрузкой в цепи коллектора, магнитно-транзисторный автогенератор на двух транзисторах и токовом трансформаторе с секционированными обмотками в цепях коллекторов, и элемент управления в виде постоянного магнита, отличающийся тем, что введены две дополнительные секции обмотки в цепи баз транзисторов автогенератора, соединенные по отдельности последовательно-согласно с основной обмоткой, и два дополнительных диода, дополнительные секции одними разноименными концами соединены с базами транзисторов автогенератора, а другими через дополнительные диоды, включенные в проводящем направлении - с базой силового транзистора. 2. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что введены два дополнительных транзистора, три резистора, переключатель и источник управляющего сигнала, базы транзисторов автогенератора подключены соответственно к коллекторам двух дополнительных транзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами транзисторов автогенератора, а их базы через два резистора и размыкающий контакт переключателя соединены с положительным полюсом источника управляющего сигнала, замыкающий контакт переключателя соединен через третий дополнительный резистор с базой одного из транзисторов автогенератора, отрицательный полюс источника управляющего сигнала соединен с эмиттерами транзисторов автогенератора.