СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ НА ТИРИСТОРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H02M1/08 

Описание патента на изобретение RU2343622C1

Изобретение относится к области электротехники, а именно используется в источниках питания постоянного тока, и предназначено использование тиристора (симистора) в переключающих устройствах для управления транзисторным ключом в динамичном режиме сравнимым логическим уровнем 1 и 0.

Известно, что в источниках питания постоянного тока широко используются тиристоры, которые легко включаются, но отключение вызывает определенную трудность по управляющей цепи тиристора.

Известны способы отключения тиристоров в цепях постоянного тока.

а) Способ, содержащий источник питания, к которому подключен тиристор через цепь нагрузки и размыкающий контакт выключателя.

б) Способ, содержащий источник питания, к которому подключен тиристор через цепь нагрузки, а параллельно тиристору подключен замыкающий контакт выключателя.

в) Способ, содержащий источник питания, к которому подключен тиристор через цепь нагрузки, а параллельно тиристору подключен коммутирующий транзистор.

(Я.С.Кублановский. Тиристорные устройства. М.: Радио и Связь, 1987, с.35, рис.15.)

Наиболее близким по способу отключения тиристора при токе меньше удерживающего является способ, содержащий источник питания, к которому подключен тиристор через цепь нагрузки и дополнительное сопротивление, а параллельно дополнительному сопротивлению подключен размыкающий контакт выключателя. (Я.С.Кублановский. Тиристорные устройства. М.: Радио и Связь, 1987, с.35, рис.15, п.г.)

Недостатком известного способа отключения тиристора является использование контактного размыкания.

Известно устройство - размыкатель цепи постоянного тока - содержащее источник питания постоянного напряжения, минусовой вывод которого подключен к катоду первого тиристора, а плюсовой вывод которого включен в первую общую точку с первым выводом нагрузки и с катодом вентиля. Анод вентиля образует вторую общую точку с вторым выводом нагрузки, входным зажимом первой катушки индуктивности, анодом второго тиристора, минусовыми выводами первого конденсатора и дополнительного источника постоянного напряжения. Плюсовой вывод дополнительного источника постоянного напряжения подключен к входному зажиму балластного сопротивления, выходной зажим которого образует третью общую точку с плюсовым выводом первого конденсатора и с входным зажимом коммутатора. Выходной зажим коммутатора соединен в четвертую общую точку с катодом второго тиристора, с выходным зажимом второй катушки индуктивности и с одним из выводов второго конденсатора. Анод первого тиристора образует пятую общую точку с выходным зажимом первой катушки индуктивности, с выходным зажимом второй катушки индуктивности и с другим выводом второго конденсатора. (Патент РФ №2305366, Н03К 17/00, 2007.)

Известное устройство предназначено для отключения мощных нагрузок. Недостатком устройства является использование дополнительного источника питания.

Наиболее близким по технической сущности является устройство - импульсный источник света с накопителем энергии, содержащее источник питания, к которому через выключатель подключены два параллельных резистора, первый резистор подключен к общей точке базы транзистора, катоду диода и аноду тиристора, а второй токоограничивающий резистор подключен к коллектору транзистора, эмиттер которого подключен к лампе накаливания, которая соединяется с минусом источника питания через конденсатор, к общей точке эмиттера подключен анод диода и управляющий электрод тиристора через резистор, а управляющий электрод через другой резистор с катодом тиристора подключены к минусу источника питания. (Я.С.Кублановский. Тиристорные устройства. М.: Радио и Связь, 1987, стр.96, рис.64.)

Недостатком устройства является то, что вначале транзистор заряжает конденсатор через нагрузку, а затем производится быстрый разряд конденсатора через тиристор. Двойной способ коммутирования нагрузки не эффективен, применим только для эффекта мигания ламп накаливания небольшой мощности. Устройство в целом решает полезную задачу коммутирования нагрузки через тиристор, а транзистор служит вспомогательным (пассивным) элементом.

Целью является расширение функциональных возможностей тиристора в источнике постоянного тока, который направлен именно управлять транзисторным ключом с мощным выходом в динамичном режиме для коммутирования любой нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что способ управления транзисторным ключом на тиристоре (симисторе) заключается в том, что управляющий электрод транзисторного ключа любой проводимости подключают положительным смещением к тиристорному переключателю между анодом тиристора и катодом диода, коллектором или эмиттером транзистора, таким образом закрывают цепь управляющего электрода ключа транзистора от связи с минусом, в том числе и через управляющий электрод тиристора, а нагрузку подключают в цепь коллектора или эмиттера ключа транзистора между источником питания плюс или минус, через тиристорный переключатель протекает переменно изменяющийся рабочий ток от цепи питающего входа, тиристор открывается током больше удерживающего и переводит базу ключа транзистора в отрицательное смещение, а отключается током меньше удерживающего и переводит базу ключа транзистора в положительное смещение, причем ток через тиристор раскладывают на два плеча и устанавливают следующую оптимальную пропорцию тока удерживания, переменно изменяющий ток через цепь тиристорного переключателя 10%...20%, при менее котором тиристор отключается, остальной установочный ток через резистор положительного смещения базы ключа транзистора.

Установочный ток через тиристор раскладывают дополнительно через третье плечо задатчика тока, который подключают параллельно резистору положительного смещения ключа транзистора.

Рабочий ток через тиристорный переключатель устанавливают подбором токоограничивающего резистора, который вводят между общей точкой анода тиристора и катода диода, коллектором или эмиттером транзистора тиристорного переключателя.

Рабочим током тиристорного переключателя управляют транзистором любой проводимости, который вводят в цепь питающего входа тиристорного переключателя.

Принцип работы способа управления поясняется чертежами фиг.1-3.

Схема управления (фиг.1) содержит источник питания, транзисторный ключ 7, база которого через резистор 5 и плюс источника питания через резистор 4 подключена между анодом тиристора 8 и катодом диода 9 тиристорного переключателя 2. К тиристорному переключателю 2 подключен вход питающей цепи 6. Управляющий электрод тиристора 8 через резистор 3 подключен в цепь питающего входа 6, а через резистор 1 подключен с катодом тиристора 8 к минусу. Коллектор ключа транзистора 7 подключен к плюсу, а эмиттер через нагрузку Rн подключен к минусу.

Транзисторный ключ 7 может быть любой проводимости, а нагрузка Rн подключается к цепи эмиттера или коллектора между плюсом или минусом источника питания. Диод 9 закрывает базу ключа транзистора от связи с минусом, в том числе и через цепь управляющего электрода тиристора 8. Такую же функцию может выполнить переход коллектор-эмиттер или эмиттер-коллектор транзистора. Управляющий электрод тиристора 8 может подключаться к питающему входу 6 через резистор, или конденсатор, или диод, или стабилитрон, или комбинированно. Резистор 5 с транзистором n-p-n проводимостью в некоторых случаях может не устанавливаться, который в основном ограничивает импульсы высокого напряжения при переключениях.

Схема работает следующим образом: с включением источника питания при закрытом состоянии тиристора 8 положительное смещение на базе закроет транзисторный ключ 7 с p-n-p проводимостью, а с n-p-n проводимостью откроет. При увеличении напряжения в цепи питающего входа 6, при токе больше удерживающего тиристор 8 откроется и перекинет в отрицательное смещение базу транзисторного ключа 7. Транзисторный ключ 7 с p-n-p проводимостью откроется и включит нагрузку Rн, а с n-p-n проводимостью закроется и отключит нагрузку Rн.

Для эффективной работы схемы подбирают оптимальную пропорцию распределения минимального тока удерживания тиристора 8. Ток тиристора 8 устанавливают подбором сопротивления резистора 4 из расчета около 80...90% от тока удерживания и 10...20% через цепь питающего входа 6 тиристорного переключателя 2, меньше при котором тиристор 8 будет закрываться. Для примера, испытания проводились в цепи источника питания 12 В на симисторе ТС10-6 и на тиристорах КУ101Е, КУ101Г, удерживающий ток у которых составлял 2 мА...5 мА, при этом величина тока порога отключения тиристора 8 была всегда постоянна. Вновь тиристор 8 открывался при повышении напряжения на 0,7...0,9 В на питающем входе 6, который был подключен к тиристорному переключателю 2 через резистор 3 к. При токе удерживания тиристора более 7 мА установку тока удерживания тиристора через вход питающей цепи 6 производят по способу, изложенному в чертеже фиг.2.

Фиг.2 отличается от фиг.1 тем, что цепь базы смещения ключа транзистора 7 подключена к общей точке анода тиристора 8 через введенный диод 11, а катод диода 11 подключен к плюсу через задатчик тока 10. Между общей точкой анода тиристора 8 и диода 9 введен токоограничивающий резистор 12. В этой схеме рассматриваются два способа управления: через задатчик тока 10 и через введенный резистор 12.

Диод 11 запирает от связи задатчик тока 10 с базой ключа транзистора 7 и улучшает динамику коммутации. Задатчик тока 10 является балластным элементом, может содержать построечный и токоограничивающий резистор. Им устанавливают минимальный ток удерживания тиристора 8 по цепи питающего входа 6.

Токоограничивающий резистор 12 может дополняться построечным резистором. Данным способом задают момент включения и отключения тиристора 8 в зависимости от величины напряжения цепи питающего входа 6.

Фиг.3 отличается от фиг.1 тем, что питающий вход 6 подключен к тиристорному переключателю 2 через введенный транзистор 14 и токоограничивающий резистор 13, а к базе подключен управляющий вход. Транзистор 14 может быть любой проводимости, который управляет рабочим током тиристора 8 или переводит тиристор 8 в открытое и закрытое состояние, который переключает транзисторный ключ 7.

К примеру, при подключении к управляющему входу генератора пилообразных импульсов на выходе ключа транзистора 7 будут сигналы прямоугольных импульсов, а на примере чертежа фиг.9 и фиг.10 показана работа простого электронного реле.

Устройство реализации способа, содержащее источник питания, транзисторный ключ n-p-n проводимости, база которого через защитный резистор и плюс источника питания через резистор смещения подключены между анодом тиристора и катодом диода, а управляющий электрод тиристора через резистор, или резистор, последовательно соединенный стабилитрон или диод подключен к аноду диода или к эмиттеру транзистора, через другой резистор подключен к минусу с катодом тиристора, а коллектор ключа транзистора подключен к плюсу источника питания или подключен через нагрузочный резистор, а общая точка эмиттера через промежуточный резистор подключена к аноду диода тиристорного переключателя, а вторая параллельная цепь эмиттера - к выходу генератора, причем эмиттер и точка смещения базы транзистора подключены к минусу через конденсатор, а база транзистора подключена с эмиттером через защитный резистор, а с минусом через защитный конденсатор.

Общая точка промежуточного резистора и конденсатора соединена с эмиттером транзистора через введенный диод.

Параллельно ключу транзистора подключен второй составной транзисторный ключ p-n-p проводимости, эмиттер выходного транзистора подключен с плюсом источника питания, а коллекторы обоих транзисторов подключены к минусу через нагрузку, а вход базы составного транзистора подключен через один резистор к плюсу источника питания, а через второй резистор к точке смещения базы ключа транзистора.

К выходу генератора подключен через токоограничивающий резистор анод диода второго тиристорного переключателя, а между катодом диода и анодом тиристора подключен управляющий электрод симистора, а фаза L через нагрузку и симисторный ключ подключена к общему проводу рабочего нуля N и корпуса.

Параллельно аноду и катоду тиристора подключен блокировочный транзистор любой проводимости, а база подключена к управляющему входу.

Между коллектором транзистора и источником питания плюс или нагрузочным резистором введен светодиод оптопары, а параллельно светодиоду подключен защитный стабилитрон или резистор, а коллектор транзистора оптопары подключен к плюсу, а эмиттер подключен через резистор к базе первого транзистора усилительного каскада, причем база которого подключена к минусу через защитный конденсатор, а к эмиттеру через защитный резистор, а коллектор подключен к плюсу источника питания через резистор или подключен к коллектору второго транзистора усилительного каскада, который подключен к плюсу источника питания через нагрузку, а база подключена к эмиттеру первого транзистора и подключена к минусу и эмиттеру через резистор или последовательно соединенный диод.

Устройство генератора (фиг.4) содержит источник питания, транзисторный ключ 7, база которого через резистор 5 и плюс источника питания через резистор 4 подключены между анодом тиристора 8 и катодом диода 9. Управляющий электрод тиристора 8 через резистор 3 подключен к аноду диода 9, а через резистор 1 подключен к минусу с катодом тиристора 8. Коллектор транзистора 7 подключен к плюсу источника питания. Общая точка эмиттера транзистора 7 через диод 19 и промежуточный резистор 18 подключена к диоду 9 тиристорного переключателя 2, а общая точка диода 19 и промежуточного резистора 18 подключена с минусом через конденсатор 20, а к эмиттеру подключен выход генератора. К точке смещения базы транзистора 7 подключен конденсатор 15, а база с минусом подключена через защитный конденсатор 16, а с эмиттером через защитный резистор 17.

Устройство работает следующим образом: с включением источника питания положительное смещение на базе откроет транзисторный ключ 7. Плюс эмиттера через диод 19 и промежуточный резистор 18 запитает тиристорный переключатель 2. Тиристор 8 откроется при токе, большем, чем ток удерживания, и переведет базу транзистора 7 в отрицательное смещение, ключ закроется. Ток через тиристор 8 станет меньше удерживающего, и тиристор 8 закроется. Вновь на базе транзистора 7 окажется положительное смещение, и цикл будет повторяться. Конденсатор 15 растягивает верхний (положительный) фронт открытого состояния транзистора 7, а конденсатор 20 растягивает нижний фронт закрытого состояния транзистора 7, и дополнительно подбором номинала промежуточного резистора 18 изменяют частоту переключений генератора. Промежуточный резистор 18 содержит один постоянный, или один построечный, или построечный дополняется последовательно и параллельно подключенными резисторами. Причем построечный резистор может быть в виде регулятора. Диод 19 запирает обратный разряд конденсатора в цепь выхода генератора. Управляющий электрод тиристора 8 подключают дополнительно с резистором 3 к аноду диода 9 или к эмиттеру транзистора 7 через стабилитрон или диод в случаях для установки порога открытия тиристора или для компенсации разницы падения напряжения перехода на диоде 9. Управляющему входу и питающему входу тиристора 8 при необходимости дополнительно подключают конденсатор для импульсного открытия тиристора.

Фиг.5 - устройство двухтактного генератора, отличающееся от фиг.4 тем, что коллектор ключа транзистора 7 подключен к источнику питания через нагрузочный резистор 24, а промежуточный резистор 18 подключен в виде построечного резистора, а к выходу генератора подключен контрольный светодиод 23 через резистор 22. Параллельно ключу транзистора 7 подключен составной транзисторный ключ на транзисторах 26 и 27 p-n-p проводимости. Вход базы составного транзисторного ключа 26 подключен через резистор 25 к плюсу источника питания, а через резистор 21 - к общей точке смещения базы ключа транзистора 7. Эмиттер выходного транзистора 27 подключен к плюсу, а коллекторы обоих транзисторов 26 и 27 подключены к минусу, через нагрузку - лампу 28.

Нагрузочный резистор 24 позволяет расширять диапазон регулирования сопротивления промежуточного резистора 18, с уменьшением которого улучшается динамика открывания ключа транзистора 7, но при этом ухудшается его закрывание.

Составной транзисторный ключ p-n-p проводимости открывается и закрывается синхронно с тиристором 8, а транзисторный ключ 7 работает асинхронно.

Испытания проводились на лампе накаливания до 80 Вт.

Коммутирование лампы 28 производилось низкой частотой и регулирование накала - большой частотой подбором конденсаторов 15 и 20 и регулятора промежуточного резистора 18. Схема работает при токе удерживания тиристора 8 в пределах 3-15 мА, при этом паспорта транзисторов могут отличаться, в том числе в других схемах.

Выделенные элементы в рамке под цифрой 29 - тиристорный переключатель 2, транзисторный ключ 7 и составной транзисторный ключ 26 и 27 - можно назвать тиристорно-транзисторный коммутатор или тиристорно-транзисторный ключ. Пример реализации в интегральном исполнении.

Фиг.6 - устройство регулятора мощности, отличающееся тем, что к выходу эмиттера транзистора подключен через резистор 32 анод диода 33 второго тиристорного переключателя. Между анодом тиристора 34 и катодом диода 33 подключен управляющий электрод симистора 35. Фаза L через нагрузку 36, симисторный ключ 35 подключена к общему проводу рабочего нуля N и корпуса.

Изменяя частоту генератора регулятором промежуточного резистора 18, изменяется угол открывания симистора 35. Подбором конденсаторов 15, 20 и резистора 32 добивается плавность регулирования.

Фиг.7 и фиг.8 - схемы устройства высоковольтного преобразователя, отличающиеся тем, что в генераторе параллельно аноду и катоду тиристора 8 подключен транзистор 38 p-n-p проводимости, а к базе подключен управляющий вход 37, которая блокирует и включает генератор, или управляющий вход может работать, как задающий генератор. Причем транзистор 38 может быть любой проводимости.

Генератор схемы фиг.8 отличается от фиг.7 тем, что между нагрузочным резистором 24 и коллектором транзистора 7 введен светодиод 56 оптопары, а параллельно светодиоду 56 подключен стабилитрон 55. Коллектор транзистора 57 оптопары подключен к плюсу, а эмиттер подключен (фиг.7 - выход генератора подключен) через резистор 42 к базе первого транзистора 49 усилительного каскада. Причем база первого транзистора 49 подключена к минусу через защитный конденсатор 44, а к эмиттеру через защитный резистор 45. Коллектор первого транзистора 49 подключен через резистор 48 к плюсу между защитным диодом 47 и резистором 46 или подключается к коллектору второго транзистора 53, который подключен через защитный диод 52, нагрузка 54 (катушка зажигания) - к плюсу источника питания. Эмиттер первого транзистора 49 подключен к базе второго транзистора 53, база которого через резистор 50 и диод 51 подключена вместе с эмиттером к минусу. Плюс источника питания через защитный диод 47 и защитный резистор 46 подключен в схему питания генератора, а к плюсу и минусу генератора подключены параллельно конденсатор 39 и стабилитрон 43.

В качестве нагрузочного элемента и контроля к выходу генератора подключают контрольный светодиод 41 через резистор 40 или только резистор, который особенно необходим при недостаточном токе, через светодиод 56 оптопары для открытия транзисторного ключа 57, а при большом токе параллельно светодиоду 56 оптопары устанавливают шунтирующий резистор. С оптопарой типа РС817 (SHARP) схема может работать без дополнительного нагрузочного элемента.

Сигнал низкого уровня на управляющем входе 37 открывает транзистор 38, генератор при этом отключается. Положительный уровень на входе 37 закрывает транзистор 38, и генератор включится, который запустит выходной каскад усилителя.

Испытания проводились на катушке зажигания автомобиля Б117 автотрансформаторного типа, устойчивая пробойная дуга достигала максимально до 40 мм по схеме фиг.7, а по схеме фиг.8 до 30 мм. Снижение напряжения на выходе катушки производят подбором номиналов конденсатора 44, резистора 45, или дополнительно подключаются параллельно коллектору и эмиттеру выходного транзистора 53 конденсатор и стабилитрон.

Устройство может служить как многоимпульсный преобразователь для бесконтактных устройств зажигания на автомобиле и в сварочном производстве для работы оссилятора, или могут подключаться другие нагрузки, к примеру коммутироваться лампы накаливания или подключаться звуковая сирена и т.д. Причем схема может работать без защитных элементов 43, 46, 47 и 52.

Фиг.9 - устройство электронного реле. База транзистора 14 подключена к времязадающей цепочке, коллектор подключен к плюсу источника питания, а эмиттер подключен к питающему входу цепи тиристора 8 через токоограничивающий резистор 13 и диод 9. Резистор R4 - регулятор выдержки времени.

Устройство работает следующим образом: включаем источник питания, транзисторный ключ 7 закрыт. При кратковременном нажатии кнопки SB1 зарядится конденсатор С1, откроется транзистор 14, который откроет тиристор 8, а тиристор переключит транзисторный ключ 7, катушка реле К1 включится. По мере разряда конденсатора С1 происходит снижение напряжения на нем. Это приводит к снижению напряжения на эмиттере транзистора 14, и при токе, меньше удерживающего, тиристор 8 закроется. Положительное смещение на базе закроет транзисторный ключ 7, и реле К1 отключится. Устройство при данных номиналах элементов и при удерживающем токе тиристора 8 - в пределах 3-5 мА. Время выдержки может доходить до 30 минут, а погрешность при стабильном источнике питания - в пределах 2-3%.

Фиг.10 - устройство электронного реле на симисторе оптопары. Принцип работы аналогичен. Симистор оптопары типа МОС3063 или МОС3082, удерживающий ток у них в пределах 0,4-0,6 мА. По этой причине подключен составной транзисторный ключ (аналогично составному ключу на чертеже фиг.5) с большим входным сопротивлением. Управляющий вход светодиода оптопары подключен через стабилитрон и резистор, параллельно которым подключен вспомогательный конденсатор для импульсного открытия симистора. Стабилитрон служит для отсекания тока через светодиод оптопары при снижении напряжения на эмиттере транзистора 14. Этим добиваются увеличения времени выдержки.

При испытаниях время выдержки составило около 40 минут, а погрешность - в пределах 2%. Показатели значительно выше, чем на тиристоре КУ101.

Предлагается способ определения минимального тока удерживания тиристора любой структуры. Между источником питания плюс и минус подключают тиристорный ключ через токоограничивающий резистор и последовательно соединенный миллиамперметр или другой регистрирующий прибор. Причем параллельно источнику питания подключают электролитический конденсатор большой емкости. К управляющему входу через токоограничивающий резистор или конденсатор кратковременно подают импульс положительного напряжения. Фиксируют ток через тиристор по миллиамперметру, затем отключают источник питания. По мере разряда конденсатора будет снижаться ток через тиристор, и по моменту резкого отклонения стрелки миллиамперметра определяют минимальный ток удерживания.

Использование способа управления транзисторным ключом найдет применение в следующих электрических схемах устройств: электронное реле времени, к примеру коммутация катушек реле; следящих схемах, к примеру аварийные переключатели на блоках питания; генераторных схемах, к примеру высокочастотные сирены в охранных устройствах, высоковольтные преобразователи для катушек зажигания.

Составную часть устройства: тиристорный переключатель и транзисторный ключ - можно назвать тиристорно-транзисторный коммутатор или тиристорно-транзисторный ключ, который может реализоваться как единая интегральная схема. В этом случае понадобится регламентировать паспортные данные на минимальные токи удерживания.

Похожие патенты RU2343622C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕМЕНТА НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2008
  • Алексеев Виталий Альбертович
RU2382371C2
Устройство для защиты стабилизатора напряжения 1983
  • Ровин Александр Михайлович
SU1108418A2
Формирователь импульсов управления тиристорами 1988
  • Габриэльянц Александр Ашотович
  • Озеров Виктор Иванович
  • Озеров Михаил Иванович
  • Эрлих Евгений Михайлович
  • Ротанов Владимир Николаевич
SU1511828A1
Устройство для регулирования температуры 1976
  • Тябликов Олег Борисович
  • Николаев Владимир Михайлович
SU643852A1
Импульсный блок питания 1987
  • Левин Владимир Гутманович
SU1439715A1
Устройство для управления симистором 1986
  • Намитоков Кемаль Кадырович
  • Соколов Вячеслав Федорович
  • Харченко Виктор Федорович
  • Киселев Михаил Иванович
  • Кирьяков Валерий Васильевич
SU1403277A1
Способ восстановления слабосульфатированной аккумуляторной батареи и система для его осуществления 1988
  • Изотов Владислав Николаевич
  • Мякушка Евгений Николаевич
  • Тимченко Владимир Константинович
  • Шемет Сергей Петрович
SU1727179A1
СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ С НАКОПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ НА КОНДЕНСАТОРЕ 1992
  • Антонихин А.И.
  • Антонихин И.Д.
  • Лукашов Д.А.
RU2020259C1
Стабилизатор постоянного напряжения с защитой 1983
  • Ровин Александр Михайлович
SU1234822A1
Формирователь импульсов,распределенных во времени 1982
  • Марченко Яков Егорович
  • Небратов Вячеслав Михайлович
SU1027809A2

Иллюстрации к изобретению RU 2 343 622 C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ НА ТИРИСТОРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники. Использование в аналоговых электронных схемах: электронном реле, следящих устройствах, генераторных схемах. Технический результат изобретения: расширение функциональных возможностей тиристора в источнике постоянного тока, позволяющем коммутировать мощные транзисторные ключи сравнимым логическим уровнем 1 и 0. Способ управления транзисторным ключом на тиристоре заключается в том, что управляющий электрод ключа транзистора (7) любой проводимости положительным смещением подключают к тиристорному переключателю (2) между анодом тиристора (8) и катодом диода (9), коллектором или эмиттером транзистора. Таким способом закрывают базу ключа транзистора (7) от связи с минусом, в том числе и через управляющий электрод тиристора (8). Через тиристорный переключатель (2) протекает переменно изменяющийся рабочий ток от питающего входа (6), который в устройстве генератора подключают в замкнутую цепь эмиттера ключа транзистора (7) n-p-n-проводимости через промежуточные резисторы (18, 19). Тиристор (8) открывается токами больше удерживающего и переводит базу ключа транзистора (7) в отрицательное смещение, а закрывается токами меньше удерживающего и переводит базу ключа транзистора (7) в положительное смещение. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула изобретения RU 2 343 622 C1

1. Способ управления транзисторным ключом, в соответствии с которым управляющий электрод транзисторного ключа подключают к тиристорному переключателю, к общей точке анода тиристора и катода диода, и через резистор смещения - к коллектору или эмиттеру транзисторного ключа, а нагрузку подключают в цепь коллектора или эмиттера транзисторного ключа, отличающийся тем, что через тиристорный переключатель протекает изменяющийся рабочий ток от цепи питающего входа, открывая тиристор тиристорного переключателя током, большим тока удержания от питающего входа тиристорного переключателя, подают на управляющий электрод транзисторного ключа отрицательное смещение, закрывая тиристор тиристорного переключателя путем уменьшения тока через него до величины, меньшей тока удержания, подают на управляющий электрод транзисторного ключа положительное смещение, при этом 80-90% тока удержания подают на тиристорный переключатель от источника питания транзисторного ключа через резистор смещения, а 10-20% тока удержания подают на тиристорный переключатель через цепь питающего входа тиристорного переключателя.2. Способ управления по п.1, отличающийся тем, что ток на тиристорный переключатель дополнительно подают через задатчик тока, который подключают параллельно резистору смещения.3. Способ управления по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочий ток через тиристорный переключатель устанавливают подбором токоограничительного резистора, который вводят между общей точкой анода тиристора и катода диода и коллектором или эмиттером транзистора тиристорного переключателя.4. Способ управления по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочим током тиристорного переключателя управляют транзистором с любым типом проводимости, который вводят в цепь питающего входа тиристорного переключателя через токоограничительный резистор.5. Устройство для реализации способа управления транзисторным ключом, содержащее источник питания, транзисторный ключ n-p-n проводимости, база которого через защитный резистор, а плюс источника питания через резистор смещения подключены к общей точке анода тиристора и катода диода тиристорного переключателя, управляющий электрод тиристора которого через резистор или последовательно соединенные резистор и стабилитрон или диод подключен к аноду диода тиристорного переключателя или эмиттеру транзистора, а через другой резистор подключен к общему минусу и катоду тиристора тиристорного переключателя, отличающееся тем, что коллектор транзисторного ключа подключен к плюсу источника питания непосредственно или через нагрузочный резистор, эмиттер транзисторного ключа через промежуточный резистор подключен к аноду диода тиристорного переключателя, эмиттер транзисторного ключа подключен к общему минусу через конденсатор, база транзисторного ключа соединена с его эмиттером через защитный резистор, а с общим минусом - через защитный конденсатор, и общая точка анода тиристора и катода диода тиристорного переключателя соединена с общим минусом через конденсатор.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что общая точка промежуточного резистора и конденсатора соединена с эмиттером транзисторного ключа через введенный диод.7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что параллельно транзисторному ключу n-p-n проводимости подключен второй составной транзисторный ключ p-n-p проводимости, эмиттер выходного транзистора которого подключен к плюсу источника питания, а общая точка коллекторов транзисторов второго составного транзисторного ключа подключена к общему минусу через нагрузку, а его база подключена через один резистор к плюсу источника питания, а через второй резистор к общей точке анода тиристора и катода диода тиристорного переключателя.8. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что к выходу устройства через токоограничивающий резистор подключен анод диода второго тиристорного переключателя, а между катодом его диода и анодом его тиристора подключен управляющий электрод симистора, а фаза L через нагрузку и симисторный ключ подключена к общему проводу рабочего нуля N и корпуса.9. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что параллельно цепи анод-катод тиристора подключен блокировочный транзистор, база которого подключена к управляющему входу.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что между коллектором транзисторного ключа и плюсом источника питания или нагрузочным резистором введен светодиод оптопары, параллельно которому подключен защитный стабилитрон или резистор, коллектор транзистора оптопары подключен к плюсу источника питания, а его эмиттер подключен через резистор к базе первого транзистора усилительного каскада, которая подключена к общему минусу через защитный конденсатор, эмиттер первого транзистора усилительного каскада подключен к общему минусу через защитный резистор, а его коллектор подключен к плюсу источника питания через соответствующий резистор или подключен к коллектору второго транзистора усилительного каскада, подключенного к плюсу источника питания через нагрузку, база второго транзистора усилительного каскада подключена к эмиттеру первого транзистора и подключена к общему минусу и эмиттеру второго транзистора через соответствующий резистор или последовательно соединенный диод.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2343622C1

Прерыватель постоянного тока 1976
  • Могилевский Геннадий Викторович
  • Сосков Анатолий Георгиевич
  • Бенсман Владимир Григорьевич
  • Погорелов Юрий Павлович
SU661795A1
РАЗМЫКАТЕЛЬ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 2006
  • Пустынников Сергей Владимирович
RU2305366C1
Кондиционеп для обработки наружного воздуха 1970
  • Ловцов Виктор Викторович
  • Андрианов Анатолий Михайлович
  • Потехин Борис Иванович
  • Ривкин Леонид Абрамович
SU514995A1

RU 2 343 622 C1

Авторы

Алексеев Альберт Герасимович

Алексеев Виталий Альбертович

Даты

2009-01-10Публикация

2007-11-09Подача