ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 1995 года по МПК H03K17/68 

Изобретение относится к коммутационной аппаратуре переменного тока и может быть использовано при построении устройств, в составе которых необходим ключевой элемент переменного тока.

Известен транзисторный ключ переменного тока [1, с. 33, рис. 2. 1 г. выполненный на двух параллельных ветвях последовательно и встречно включенных транзисторов и диодов. Схема управления таким ключом имеет два выхода, каждый из которых подключен к соответствующему транзистору, причем выходы имеют общий провод.

В случае применения схемы управления с трансформаторным выходом из-за необходимости вывода средней (нулевой) точки вторичной обмотки трансформатора, приходится усложнять схему управления.

Известен транзисторный ключ переменного тока [1, с. 33, рис. 2.1, д] выполненный на основе мостовой схемы выпрямления, в диагональ постоянного тока которой включен транзистор, работающий в режиме ключа. Схема управления для данного ключа проще, поскольку осуществляется управление только одним транзистором.

Недостатком такого ключа является уменьшение выходной мощности из-за применения большего количества диодов и увеличения рассеиваемой мощности на транзисторе.

Известен транзисторный ключ переменного тока [1, с. 33, рис. 2.1, в] содержащий два биполярных транзистора и два диода, включенных встречно-параллельно. В случае применения для управления ключом схемы с трансформаторным выходом трансформатор должен иметь две гальванически не связанные вторичные обмотки, каждая из которых подключена к соответствующему транзистору ключа, или необходимо применение двух трансформаторов.

Недостатком известного устройства в случае применения схемы управления с трансформаторным выходом является ее усложнение, связанное с необходимостью применения выходного трансформатора с двумя гальванически не связанными между собой вторичными обмотками, каждая из которых подключена к соответствующему транзистору ключа, или применения двух трансформаторов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является коммутатор переменного тока [2] содержащий первый транзистор n-p-n-типа проводимости, второй транзистор p-n-p-типа проводимости, эмиттеры которых подключены к общей шине, первый диод, катод которого соединен с коллектором первого транзистора, второй диод, анод которого соединен с коллектором второго транзистора, первый вывод нагрузки подключен к объединенным аноду первого диода и катоду второго диода, трансформатор питания с первичной и вторичной обмотками, резистор и ключ управления, который включен между объединенными базами первого и второго транзисторов и общей шиной, первичная обмотка трансформатора питания подключена к шинам питания, а вторичная обмотка включена между общей шиной и вторым выводом нагрузки, объединенные базы первого и второго транзисторов через резистор подключены к промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора питания.

Недостатком такого устройства является сравнительно низкий КПД, что объясняется потерями мощности в резисторе цепи управления в режимах замкнутого и разомкнутого транзисторного ключа.

Изобретение направлено на упрощение схемы управления транзисторным ключом переменного тока и повышение КПД устройства.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в известном устройстве исключен резистор и изменено соединение ключа управления с элементами устройства. Ключ управления включен между объединенными базами транзисторов и промежуточным выводом вторичной обмотки трансформатора.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, выражается в помещении КПД устройства за счет существенного уменьшения потерь в схеме управления в режиме разомкнутого транзисторного ключа из-за прекращения протекания тока в базовых цепях транзисторов при размыкании ключа управления. Кроме того, упрощается устройство управления ключом путем исключения резистора в цепи управления, который принципиально необходим в схеме известного коммутатора переменного тока.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит транзистор 1 n-p-n типа проводимости, транзистор 2 p-n-p типа проводимости, эмиттеры которых подключены к общей шине, диод 3, катод которого соединен с коллектором транзистора 1, диод 4, анод которого соединен с коллектором транзистора 2, нагрузку 5, трансформатор питания 6 с первичной 7 и вторичной 8 обмотками, ключ управления 9, включенный между объединенными базами транзисторов и промежуточным выводом вторичной обмотки 8 трансформатора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подключении устройства к сети переменного тока и разомкнутом ключе управления 9 ток через нагрузку не протекает (транзисторы закрыты), так как на переходах база эмиттер транзисторов создается напряжение, близкое к нулю. Ток от промежуточного вывода вторичной обмотки 8 трансформатора не протекает, так как ключ управления 9 разомкнут. При замыкании ключа управления ток от промежуточного вывода обмотки 8 через ключ 9 поступает в базу транзистора 1 (положительная полуволна) или в базу транзистора 2 (отрицательная полуволна). Этот ток попеременно открывает транзисторы 1 и 2 и через нагрузку 5 начинает протекать переменный ток. Положительная полуволна этого тока протекает через диод 3 и открытый транзистор 1, а отрицательная через диод 4 и открытый транзистор 2.

Таким образом, в представленном транзисторном ключе переменного тока нет необходимости замыкания объединенных баз и эмиттеров между собой через ключ управления для обеспечения закрытого состояния транзисторов, как это сделано в известном устройстве (при этом вся мощность рассеивается на резисторе). Применение последовательно включенного ключа управления позволяет улучшить энергетические показатели схемы управления и всего устройства.

56. 1. Миловзоров В.П. Муcолин А.K. Диcкретные cтабилизаторы и формирователи напряжения. М. энергоатомиздат, 1986, c. 33.

2. Авторcкое cвидетельcтво СССР N 1499476, кл. HОЗK 17/68, 1987.

Применение: электротехника, коммутационная аппаратура переменного тока. Сущность: устройство содержит два транзистора разного типа проводимости, два диода, трансформатор питания, управляемый ключевой элемент с двусторонней проводимостью, включенные определенным образом. 1 ил.

ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий первый транзистор n-p-n-типа проводимости, второй транзистор p-n-p-типа проводимости, эмиттеры которых подключены к общей шине, первый диод, катод которого соединен с коллектором первого транзистора, второй диод, анод которого соединен с коллектором второго транзистора, базы транзисторов объединены, первый вывод нагрузки подключен к объединенным аноду первого диода и катоду второго диода, трансформатор питания с первичной обмоткой, подключенной к входным выводам устройства для подключения к сети переменного тока, и вторичной обмоткой, имеющей промежуточный вывод и включенной между вторым выводом нагрузки и общей шиной, управляемый ключевой элемент с двусторонней проводимостью, отличающийся тем, что управляемый ключевой элемент с двусторонней проводимостью включен между промежуточным выводом вторичной обмотки трансформатора и объединенными базами транзисторов.