Магнитно-транзисторный ключ постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсн технике, в частности к устройствам электронной коммутации, и может быт использовано в автоматике. Известен магнитно-транзисторный ключ постоянного тока, содержащий силовые транзисторы, токовьй трансф матор с первичной и вторичной обмот ии, причем первичная обмотка выполиена с отводом от средней точки, подключенным к входной клемме ключа, а крайние выводы этой обмотки соединены с коллекторами силовых транзисторов, эмиттеры которых соединены между собой и подключены к выходной клемме ключа, вторичная обмотка выполнена с отводом от сред ней- точки, ее крайние выводы подклю чены к базам силовых транзисторов 1. Недостатком этого устройства является то, что ток базы силового транзистора протекает через вспомогательный транзистор, что вызывает выделение значительной энергии в нем и приводит к снижению КПД. Наиболее близким к предлагаемому является магнитно-транзисторный клю постоянного тока, содержащий трансформатор тока, первая первичная обмотка которого включена в первую последовательную цепь с коллекторно эмиттерным переходом первого силово транзистора, подключенную между. входной и выходной шинами, к которы подключена вторая последовательная цепь из второй первичной обмотки и коллекторно-эмиттерного перехода второго силового транзистора, перва вторичная обмотка положительной обратной связи соединена с базо-эмитт к )1м переходом силового транзистора, вторая вторичная обмотка положитель ной обратной связи - с базо-эмиттерным переходом второго силового транзистора, две управляющие обмот ки, первая из которых первым выводо подключена к первой фазе управляющего напряжения С2. Недостатком этого устройства является низкий КПД в режиме полного включения, так как каждый силовой транзистор работает всего полперио- да, а также из-за коммутационных выбросов напряжения на открытом ключе. Цель изобретения - повьрение КПД Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ постоянного тока, содержащий трансформатор тока, первая первичная обмотка которого включена в первую последовательную цепь с коллекторно-эмиттерным переходом первого силового транзистора, подключенную между входной и выходной шинами, к которым подключена вторая последовательная цепь из второй первичной обмотки и коллекторноэмиттерного перехода второго силового транзистора, первая вторичная обмотка положительной обратной связи соединена с базо-эмиттерным переходом первого силового транзистора, вторая вторичная обмотка положительной обратной связи - с базоэмиттерным переходом второго силового транзистора, две управляющие обмотки, первая из которых первым выводом подключена к первой фазе управляющего напряжения, дополнительно введен силовой транзистор, а трансформатор тока вьтолнен трехфазным с дополнительными обмотками управления, первичной и вторичной, положительной обратной связи, причем дополнительная первичная обмотка соединена в третью последовательную цепь с коллекторно-эмиттерным переходом дополнительного силового транзистора, подключенную между входной и выходной шинами, дополнительная вторичная обмотка положительной обратной связи соединена с базозмиттерным переходом дополнительного силового транзистора, вторые выводы управляющих обмоток соединены с шиной нуля, а первые вьшоды второй и дополнительной обмоток управления подключены соответственно ко второй и третьей фазам управляющего напряжения. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема магнитно-транзисторного ключа постоянного тока. Устройство содержит шины 1 трехфазного управления, силовые транзисторы 2-1, 2-2, 2-3, трехфазный токовый трансформатор 3 с первичными обмотками 4-1, 4-2, 4-3, вторичными обмотками 5-1, 5-2, 5-3, положительной обратной связи и управлякяцими обмотками 6-1, 6-2, 6-3. Первичные обмотки 4-1, 4-2, 4-3 включены последовательно с переходами коллекторэмиттер силовых транзисторов 2-1, 2-2, 2-3 соответственно между входной

и. выходной шинами устройства. Вторичные обмотки 5-1, 5-2, 5-3 включены между эмиттерами и базами силовых транзисторов 2-1, 2-2, 2-3 соответственно. Управляющие обмотки 6-1, 6-2, 6-3 соединены по схеме звезда, вьшоды управляющих обмоток подключен к шинам 1 трехфазного управления.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении отпирающего сигнала (полярность сигналов показана на чертеже) с шин 1 трехфазного управления на управляющие обмотки 6-1, 6-2 на вторичных обмотках 5-1, 5-2 поя,вляется напряжение, открывающее транзисторы 2-1, 2-2, которые в открытом состоянии поддерживаются сигналом положительной обратной связи по току, поступающим со вторичных обмоток 5-1, 5-2, который создается за счет тока, протекающего по первичным обмоткам 4-1, , 4-2 от входной ншны ключа к выходной.

Во время второго такта управления рабета ключа аналогична, открыты транзисторы 2-1 и 2-3.

Во время третьего такта открыты транзисторы 2-2 и 2-3.

Для отключения магнитно-транзисторного ключа достаточно шины 1 трехфазного управления зашунтировать

на время рассасывания неосновных носителей в базах силовых транзисторов 2-1, 2-2, 2-3.

В предлагаемом устройстве исключение коммутационных выбросов напряжения на полностью открытом ключе достигается тем, что во время отключения одного из транзисторов и включения другого третий транзистор находится во включенном состоянии и обеспечивает непрерывное протекание тока через ключ, что ведет к снижению напряжения на открытом ключе, а следовательно, и к повышению КПД.

. Предлагаемый ключ позволяет обеспчить проводимость ключа во включенном состоянии, равную 2/3 суммарной проводимости транзисторов, так как в любой момент времени открыты, два транзистора из трех, в то время как в известном устройстве обеспечивается проводимость равная 1/2 суммарной проводимости транзисторов.

При равных затратах на силовые транзисторы предлагаемый ключ имее меньшее падение напряжения в открытом состоянии, соответственноуменшаются потери энергии в силовых транзисторах, что в свою очередь также приводит к увеличению КПД.

МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий трансформатор тока, первая первичная обмотка которого включена в первую последовательную цепь с коллекторноэмиттерным переходом первого силового транзистора, подключенную между входной и выходной шинами, к которым подключена вторая последовательная цепь из второй первичной обмотки и коллекторно-эмиттерного перехода второго силового транзистора, первая вторичная обмотка положительной обратной связи соединена с базо-эмиттерным переходом первого силового транзистора, вторая вторичная обмотка положительной обратно связи - с базо-эмиттерным переходом второго силового транзистора, две управляющие обмотки, первая из которых первым выводом подключена к первой фазе управляющего напряжения, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД, дополнительно введен силовой транзистор, а трансформатор тока выполнен трехфазным с дополнительными обмотками управления, первичной и вторичной, положительной обратной связи, причем дополнительная первичная обмотка соединена в третью последовательную цепь с коллекторно-эмиттерным i переходом дополнительного силового транзистора, подключенную между вход(Я ной и выходной шинами, дополнительная вторичная обмотка положительной обратС ной связи соединена с базо-эмиттерным переходом дополнительного силового транзистора, вторые выводы управляющих обмоток соединены с пгиной нуля, а первые выводы второй и дополнительо о: ной обмоток управления подключены соответственно ко второй и третьей фазам управляющего напряжения.