Управляемый ключ Советский патент 1983 года по МПК H02M1/08 

ffГ/

т

1

;

СП

а

оо

Т

00

,1 .Изобретение относится к электротехнике и может. быть использовано в устройствах-электропитания и автоматики. Известен аналоговый электронный ключ, содержащий два параллельно включенных транзистора противоположной полярности, базы которых через резисторы соединены с источником управляющего напряжения и подключены соответственно к катоду и аноду двух диодов, другие выводы которых соединены через потенциометр, подключенный своим подвижным контактом к эмиттерам транзисторов и входной клемме ключа 1. Недостатком данного технического рещения является невозможность реализации мощного управляемого ключа при малом времени его включения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для включения параллельно соединенных тиристоров, управляющие электроды которых через ключ подсоединены к источнику постоянного напряжения, содержащее два конденсатора и два диода, причем последовательно с каждым тиристором включен диод, а конденсатор одной обкладкой подключен к общей точке диода и тиристора, а другой обкладкой - к источнику постоянного напряжения Недостатком известного устройства является невысокий коэффициент полезного действия, (КПД), обусловленный включением обоих тиристоров независимо от того, равно у них время включения или нет. Целью изобретения является новыщение КПД. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем основной и дополнительный ключевые элементы, управляющие входы которых соединены через соответствующие резисторы с клеммой для подк пючения источника управляющего напряжения, клеммы для подключения источника питания, одна из которых предназначена для подключения источника питания через нагрузку и подсоединена к первым выводам основного ключевого элемента и элемента ограничения тока, второй вывод которого соединен с первым выводом дополнительного ключевого элемента, вторые выводы основного и дополнительного ключевых элементов объединены и подсоединены к другой клемме для подключения источника питания, причем время включения дополнительного ключевого элемента по крайней мере на порядок меньще времени включения основного ключевого элемента. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема управляемого ключа; на фиг. 2 - схема элемента ограничения, выполненного на основе RC-цепи. Управляемый ключ (фиг. 1) содержит основной ключевой элемент 1, управляю87щии электрод которого соединен через резистор 2 с клеммой 3 для подключения источника управляющего напряжения, и дополнительный ключевой элемент 4, который через элемент 5 ограничения тока подсоединен к клеммам 6 и 7 для подключения источника питания. Управляющий вход дополнительного ключевого элемента 4 через резистор 8 соединен с клеммой 3 для подключения источника управляющего напряжения. , Элемент 5 ограничения тока выполнен в- виде параллельно соединенных резистора 9 и конденсатора 10. Управляемый ключ работает следующим образом. В исходное состоянии ключевые элементы 1 и 4 закрыты. В качестве ключевого элемента 1 используется мощный низкочастотный тиристор, рассчитанный на больщие средние значения токов, в качестве ключевого элемента 4 - импульсный маломощный тиристор с малым допустимым значением среднего тока, но допускающий больщой ток в импульсе, равный или превыщающий ток нагрузки, а также имеющий малое время включения. При подаче на клемму 3 положительного сигнала управления через резисторы 2 и 8 и управляющие входы ключевых элементов 1 и 4 проходит ток, при этом первым включается ключевой элемент 4, время включения которого составляет доли микросекунды. Через нагрузку И и элемент 5 ограничения тока,выполненный в виде р-п перехода (диод, стабистор, низковольтный стабилитрон), устанавливается практически номинальный ток. Через промежуток времени, примерно равный времени включения ключевого элемента 1 (десятки или единицы микросекунды), последний переходит в открытое состояние. При этом падение напряжения между клеммами б и 7 уменьщается примерно на величину падения напряжения на элементе 5, ток через ключевой элемент 4 становится меньще тока удержания и он закрывается, а ключевой элемент 1 остается в открытом состоянии, обеспечивая прохождение номинального тока через нагрузку 11 в течение требуемого времени. Таким образом, продолжительность прохождения тока через ключевой элемент 4 существенно меньще продолжительности прохождения тока через ключевой элемент 1, поэтому элемент 4 может быть выбран меньщей мощности, на меньщий средний ток. При использовании в качестве элемента 5 ограничения тока параллельной RC-цепочки на основе резистора 19 и конденсатора 10 (фиг. 2) управляемый ключ работает аналогично. После включения ключевого элемента 4 происходит заряд конденсатора 10 через нагрузку 11. Однако емкость конденсатора 10 выбирается таким образом, чтобы

за промежуток времени, примерно равный времени включения ключевого элемента 1, на конденсаторе 10 напряжение возросло на величину, незначительную по сравнению с напряжением источника питания. После включения ключевого элемента 1 ключевой элемент 4 запирается, поскольку сопротивление резистора 9 существенно больше

сопротивления нагрузки 11, а напряжение конденсатора 10 накладывается к ключевому элементу 4 в запирающей полярности. Использование изобретения обеспечивает повышение коэффициента полезного действия управляемого ключа без снижения быстродействия при применении мощных тиристоров в качестве ключевых элементов.

Г

J

Фиг.2