Силовой транзисторный ключ Советский патент 1986 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобра зователях напряжения, инверторах, вторичных источниках питания о

Цель изобретения - уменьшение потерь энергии.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства; на фиг, 2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит источник питания 1, транзистор 2, базо-эмиттерный переход которого подключен к устройству управления 3, конденсатор 4, дополнительньй диод 5, резистор 6, диод 7, трансформатор 8 с насыщающимся сердечником с обмотками 9 и 10 вторичной и первичной соответственно, нагрузку 11 и дроссель 12.

Коллектор транзистора 2 через дроссель 12 подключен к конечному выводу первичной обмотки 10 трансформатора и через последовательно соединенные дополнительный диод 5 и конденсатор 4 - с эмиттером транзис- тора 2. Объединенные выводы диода 5 и конденсатора 4 через резистор 6 , подключены к KOHe4HOMV выводу вторичной обмотки 9 трансформатора

Устройство работает следующим образом.

С момента t от устройства управления 3 проходит сигнал, вызывающий процесс включения транзистора 2 и спад его коллекторного напряжения V(g .

Е момент tg происходит насьш ение сердечника дросселя 12, характеризующееся появлением напряжения на нагрузке 11 и началом рассасывания избыточных носителей диода 7. Ток коллектора Ij, на интервале tj-tg равен сумме тока нагрузки Iw и 1 тока рассасывания избыточных носителей диода 7.

Ik IH IA

в момент tg заканчивается рассасывание избыточных носителей диода 7 и начинается разряд конденсатора 4. Ток разряда при этом на интервале tj - t4 ограничивается трансформатором 8 и аналогично ограничению тока на интервале t.- tj (фиг. 2 б). Поскольку на резисторе 6 падает часть напряжения конденсатора 4, то к пер122 008

вичной обмотке 10 тр ансформатора 8 и соответственно к нагрузке 11 прикладывается на интервале меньшее напряжение, чем при рассасьшании 5 диода 7 (фиг. 2 г).

Таким образом, энергия конденсат- тора 4 частично теряется на резисторе 6, а частично трансформируется трансформатором 8 в цепь нагрузки 11,

10

t5

30

35

40

45

50

си

с1с-1 с,

где Pj,, - мощность, трансформируемая в нагрузку 11; напряжение на конденсаторе 4;

мощность, рассеиваемая на резисторе 6; ток разряда конденсатора 4.

ьн и, tR

20

CR

Rгде R, - сопротивление резистора 6,

О

25

Т - ®

с - а,

Н

где 63, - число витков первичной

обмотки 10;

Wj - число витков вторичной обмотки 9.

В момент .t завершЬетйя перемаг- ничивание сердечника трансформатора 8, напряжения на его обмотках падают до нуля, а ток разряда конденсатора 4 возрастает до значения, определяемо- го резистором 6. I

По мере спада тока через обмотку 9 трансформатора 8 его сердечник пере-, магничивается в исходное состояние. Интервал времени условно показан короче.

С момента t от устройства управления 3 приходит сигнал, вызывающий процесс закрьтания транзистора, характеризующийся спадом коллекторного тока на интервале te-t; (фиг. 2 б). По мере спада тока коллектора транзистора 2 увеличивается ток заряда конденсатора 4 через открытый диод 5, достигающий в момент t., значения

тока нагрузки 11. Конденсатор 4, ограничивающий скорость восстановления напряжения на транзисторе 2, обеспечивает снижение мощности потерь в транзисторе 2, Дозаряд конденсатора 4 произволитпя чя интервале t; - t ,-- током нагрузки 11. Потери энергии г.; снижаются за счет трансформации часси

с1с-1 с,

где Pj,, - мощность, трансформируемая в нагрузку 11; напряжение на конденсаторе 4;

мощность, рассеиваемая на резисторе 6; ток разряда конденсатора 4.

ьн и, tR

CR

Rгде R, - сопротивление резистора 6,

О

25

Т - ®

с - а,

Н

где 63, - число витков первичной

обмотки 10;

Wj - число витков вторичной обмотки 9.

В момент .t завершЬетйя перемаг- ничивание сердечника трансформатора 8, напряжения на его обмотках падают до нуля, а ток разряда конденсатора 4 возрастает до значения, определяемо- го резистором 6. I

По мере спада тока через обмотку 9 трансформатора 8 его сердечник пере-, магничивается в исходное состояние. Интервал времени условно показан короче.

С момента t от устройства управления 3 приходит сигнал, вызывающий процесс закрьтания транзистора, характеризующийся спадом коллекторного тока на интервале te-t; (фиг. 2 б). По мере спада тока коллектора транзистора 2 увеличивается ток заряда конденсатора 4 через открытый диод 5, достигающий в момент t., значения

тока нагрузки 11. Конденсатор 4, ограничивающий скорость восстановления напряжения на транзисторе 2, обеспечивает снижение мощности потерь в транзисторе 2, Дозаряд конденсатора 4 произволитпя чя интервале t; - t ,-- током нагрузки 11. Потери энергии г.; снижаются за счет трансформации части накопленной конденсатором 4 энергии в нагрузку 11.

Формула изобретения

Силовой транзисторный ключ, содержащий транзистор, база-эмиттерная цепь которого подключена к устройству управления, трансформатор, первичная обмотка которого начальным вьшодом через индуктивную нагрузку подключена к первой шине питания, которая через встречно включенный диод соединена с конечным выводом вторичной обмотки трансформатора, начальный вывод которой соединен с конечным вы-.

2250084

водом первичной обмотки трансформатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь энергии, в него введен дроссель, допол5 нительный диод, конденсатор и резистор, причем коллектор транзистора через дроссель подключен к конеч ному выводу первичной обмотки трансформатора и через последовательно соединенные

10 дополнительный диоди конденсатор- с эмиттером транзистора и второй шиной источника питания, а объединенные выводы последовательно соединенных дополнительного диода и конденсатора

15 через резистор подключены к конечному выводу вторичной обмотки трансформатора.

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в преобразователях напряжений, инверторах, вторичных источниках питания. Целью изобретения является уменьшение потерь энергии. Для достижения поставленной цели в силовой транзисторный ключ введены конденсатор 4, дополнительный диод 5, резистор 6 и дроссель 12. Кроме того, устройство содержит источник питания 1, транзистор 2, устройство управления 3, диод 7, трансформатор 8 с насыщающимся сердечником и обмотками 9 и 10. Потери энергии снижаются за счет трансформации в нагрузку 11 части энергии, накопленной конденсатором 4. 2 илс (Л ьо to ел 00 Фиг.

-..d

Ош

Составитель Л. Ваган Редактор И. Сегляник Техред О.Сопко

Заказ 196А/58

Тираж 816

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг.1

Корректор С. Черни

Подписное