Ключ переменного тока Советский патент 1983 года по МПК H03K17/567 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для коммутаций активных и реактивных нагрузок в цепях переменного тока.

Известен ключ переменного тока, содержащий симистор, два транзистора, резисторы, диод, два конденсатора С11.

В данном устройстве схема управления выполнена в виде симметричного триггера на транзисторах, которые управляют работой двух независимых ключей.

Недостатком данного устройства являются низкие функциональные возможности, обусловленные неопределеннностью начального состояния ключа.

Известен также ключ переменного тока, содержащий симистор, транзистор п-р-п проводимости, база которого соединена с одним из выводо первого резистора, а коллектор чё.рез второй резистор - с первой входной клеммой и управляющим электродом симистора, транзистор р-п-р проводимости, база которого подключена к одному из выводов третьего резистора, диод, два конденсатора, вторую входную клемму . .

Это устройство обеспечивает коммутацию активных и реактивных нагрузок в цепи переменного тока при прохождении напряжения источника питания через нуль и запоминание включенного состояния симистора Д самоудержание}.

Недостатком известного устройства является низкий КПД из-за болшого потребления мощности в управляющей цепи симистора, что обусловлено протеканием тока нагрузки через резистор, включенный в катодную цепь симистора последовательно с нагрузкой.

Целью изобретения является повышение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в ключ переменного тока, содержащий симистор, транзистор п-р-п проводимости, база которого соединена с одним из выводов первого резистора, а коллектор через второй резистор - с первой входной клеммой и yпpaвJlяющим электродом симистора, транзистор р-п-р проводимости, база которого подключена к одному из выводов третьего резистора, диод, два конденсатора, вторую входную клемму, введен источник постоянного напряжения, плюсовая шина которого подключена к катоду симистора, эмиттеру транзистора р-п-р проводимости и через диод - к.базе данного транзистора и ко второй входной клемме, а минусовая шинс подключена к эмиттеру транзистора п-р-п проводимости и

через первый конденсатор - ко второму выводу первого резистора, который через четвертый резистор соединен с коллектором транзистора р-п-р проводимости, при этом второй 5 конденсатор включен между первой входной клеммой и вторым выводом третьего резистора.

На фиг. 1 представлена схема ключа переменного тока; на фиг. 2 0 типовые осциллограммы напряжений на управляющем электроде включенного симистора при реактивной и активной нагрузках.

Устройство содержит (фиг.1) си5 мистор 1, нагрузку 2, источник 3 переменного напряжения, транзистор

4п-р-п проводимости, транзистор 5 р-п-р проводимости, диод 6, конденсаторы 7,8, резисторы 9-12, исQ точник 13 постоянного напряжения, первую входную клемму 14 и вторую входную клемму 15.

Устройство работает следующим образом.

5 В исходном состоянии нагрузка 2 обесточена. При подаче на первую входную клемму 14 отпирающего.напряжения симистор 1 переходит во включенное состояние и подключает нагрузку 2 к источнику переменного

напряжения 13. При протекании тока нагрузки через симистор 1 на его управляющем электроде относительно катода вьщеляется доля переменной составляющей анодного напряжения

5 за счет перераспределения напряжений на слоях пятислойной монокрис; таллической структуры с четырьмя р-п переходами. Переменная составляющая напряжения на участке управляющий электрод - катод симистора 1.подается через конденсатор 8 и резистор 12 на базу транзистора

5и диод 6. Транзистор 5 открывается при включении симистора 1 в

с отрицательный полупериод питающего напряжения. При этом коллекторный ток транзистора 5 заряжает конденсатор 7 от источника 13 постоянного напряжения. Напряжение, возникающее на конденсаторе 7, подается через

0 резистор 10 на базу транзистора 4, вызывая его включение. В результате этого через управляющий электрод симистора 1 начинает протекать постоянный ток от источника 13 постоянного напряжения через эмиттерноколлекторный переход открытого транзистора 4 и резистор 11. При этом достигается запоминание включенного состояния симистора 1. Транзистор 5

0 работает в режиме усилителя переменного пульсирующего напряжения, а транзистор 4 - в режима ключа постоянного тока. Параметры цепи самоудержания выбраны так, чтобы

с постоянная времени заряда конденсатора 7 была меньше постоянной времени его заряда через бдзовую цепь транзистора 4.

Для выключения симистора 1 необходимо подать импульс трка положиТ(вльной полярности наг вторую выходную клемму 15 длительностью не менее периода питающего переменного напряжения. Включение симистора 1 может осуществляться также подачей импульса тока отрицательной полярности на клемму 15.

Осциллограмма 16 (фиг. 2) снята при реактивной нагрузке (электродв атель ABE 07 мощностью 270 В), а осциллограмма 17 - при активной нагрузке мощностью 40 Вт. Масштаб по оси ординат My 2 В/ом/ по оси абцисс - МА 5-мс/см. Пунктирная прямая18 получена при включенном

транзисторе 4 (при подаче на базу транзистора 5 постоянного отрицательного напряжения ) и при разор,ванной анодной цепи симиеторЬ 1 (в режиме холостого хода).

Мощность, потребляемая в цепи самоудержания предложенного устройства, не превышает 0,6 Вт. В известном устройстве в цепи самоудержания рассеиваемая мощность сост,ав0 ляет не менее 200 Вт при использовании, например, сймистора КУ 208Г резистор в катодной цепи симистора обычно выбирают равным 1,5-2 Ом, что при токе нагрузки 12 Л привода1Т

5 к потере мощности, равной 216 Вт. Таким образом, в предложенном устройстве достигается увеличение КПД за счет уменьшения потребляемой мощности в 7-10 раз.

КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий симистор, транзистор п-р-п проводимости, база которого соединена-с одним из выводов первого р истора,. а коллек,тор через второй резистор - с первой входной клеммой и управляющим электродом симистора, транзистор р-п-р проводимости , база которого подключена к одному из выводов третьего резистора, диод, два конденсатора, вторую входную клемму, о т л и ч а - , ю щ и и. с я тем, что, с целыр повышения КПД, в него введен источник постоянного напряжения, плюсот вая шина которого подключена к катоду симистора, змиттеру транзистора р-п-р проводимости и через диод г к базе данного транзистора и к второй входной клеммеf а минусовая шпна подключена к эмиттеру транзистора п-р-п провод11мости и через первый конденсатор - к второму выводу первого резистора, который через четвертый резистор (Л соединен с коллектором транзистора р-п-р проводимости, при этом второй конденсатор включен между входной клеммой и втором выводом третьего резистора. 1C i4 iii IC

№ 17 18

i-V

fEESk ::

j- - V- -V

Фиг.2