Двухпозиционный транзисторный переключатель Советский патент 1987 года по МПК H03K17/60 

и 3 питания. Общая точка 4 соединени этих ключей является выходом устройства, который управляется от входного трансформатора 5 с вторичными обмотками 6.1 и 6.2, Два ключа выполнены идентично, каждьй из них содержит силовой транзистор 7, коллектор- эмиттерньй переход которого зашунти- рован диодом 8, раскачивающий транзистор 9, база-эмиттерньш переход которого зашунтирован диодом 10,

1

Изобретение относится к комму- тацион.ной технике и может быть использовано в преобразователях частоты, когда нагрузкой переключателя является первичная обмотка трансформатора.

Цель изобретения - увеличение надежности и уменьшение динамических потерь за счет исключения дребезга, а также повьппение устойчивости к режиму коротко го замьжания.

На фиг. 1 изображена структурная схема двухпозиционного переключателя (два ключа переключателя выполнены идентично, поэтому раскрыта схе ма только одного ключа); на фиг. 2 - принципиальная схема двухпозиционного переключателя.

Дву.хпозиционный транзисторный переключатель содержит два последовательно соединенньгх транзисторных ключа 1.1 и 1.2, включенных между шинами 2 и 3 постоянного тока. Общая точка соединения этих ключей 4 является выходом переключателя, к которому подсоединяется нагрузка. Переключатель управляется от входного трансформатора 5 с вторичными обмотками 6.1 и 6.2. Кгаоч содержит силовой транзистор 7, коллектор-эмиттерньш переход которого зашунтирован диодом 8, раскачивающий транзистор 9, баз,а-эмиттерньй переход которого зашунтирован диодом 10, диод 11 отрица тельной обратной связи, усилитель 12 мощности, формирователь 13 импульсов блок 14 задержки, цепь 15 положитель ной обратной связи, выпрямитель 16 и дополнительный диод 17..В усили

диод 11 отрицательной обратной связи. Между первым выходом вторичной обмотки 6 и базой раскачивающего транзистора .9 последовательно включены блок 14 задержки, формирователь 13 импульсов, усилитель 12 мощности. Шунтирует эту цепочку дополнительньй диод 17. Цепь 15 положительной обратной связи включена между коллектором силового транзистора 7 и входом усилителя 12 мощности. 2 ил.

t5

тель 12 мощности входят транзистор 18 и резисторы 19 и 20; в формирователь 13 импульсов - транзистор 21 с диодами 22 и 23, резисторами 24-26 и конденсатором 27; в блок 14 задержки - конденсатор 28, резистор 29 и диод 30; в цепь 15 положительной обратной связи - диоды 31 и 32 и резистор 33; в выпрямитель 16 входит 0 диод 34 и конденсатор 35.

В каждом ключе силовой транзистор 7 и раскачивающий транзистор 9 соединены по схеме составного транзистора с раздельными коллекторами, причем коллектор раскачивающего транзистора 9 подключен к положительному выходу выпрямителя 16, образз - щему положительную шину источника- подпитки +и„„а„ .

Первый вывод вторичной обмотки 6 подключен к входу выпрямителя, а второй вывод - к эмиттеру силового транзистора и образует общую шину ключа.

Между первым выводом вторичной обмотки 6 и базой раскачивающего транзистора 9 подключены последовательно блок 14 задержки, формирователь 13 импульсов, усилитель 12 мощности, и шунтирует всю .эту цепочку дополнительный диод 17. Цепь 15 положительной обратной связи включена между коллектором силового транзистора 7 и входом усилителя 12 мощности. 35 Принцип действия двухпозиционного транзисторного переключателя состоит в следующем.

Вторичные обмотки 6.1 и 6.2 трансформатора 5 включены таким образом.

20

25

30

что формируемое на них напряжение является противофазным. При положительном напряжении на начальном выводе вторичной обмотки 6.1, подсоединенном к входу выпрямителя 16, на выходе которого имеется положительный потенциал 5-6 В, необходимый для управления силовым транзистором 7, идет перезарядка конденсатора 28 от значения и, равного -6 В, до значения, равного примерно+t ,2 В. Время перезарядки определяется постоянной времени (R 29. С 28) и выбирается в пределах нескольких микросекунд (tj ) .

Через t включается транзистор 21, потенциал его коллектора уменьшается до нуля и с помощью диф- ференцирзтощей цепочки на резисторе 24

и конденсаторе 27 формируется на ре- 20 ки характеризуется наличием постоянзисторе 25 короткий управляющий импульс, который инвертируется и усиливается по мощности с помощью транзистора 18 усилителя 12 мощности и поступает в базу транзистора 9 в виде сформированного импульса тока.

Запирающее отрицательное напряжение на базах транзисторов 7 и 9, которое подавалось на них от вторичной обмотки 6.1 через диод 17, к этому моменту уже снято.

Задержанный управляющий импульс включает транзисторы 9 и 7, потенциал коллектора транзистора 7 уменьшается до 1-2 В. Включаются диоды 31 и 32 ц йпочки положительной обратной связи 15 и происходит самоподхват и фиксация включенного состояния.

При сме.не полярности на обмотке 6.1 трансформатора 5 транзисторы 9 и 7 принудительно закрьшаются через .диод 17, потенциал коллектора транзистора 7 повышается, действие положительной обратной связи через

цепочку 15 прекращается и ключ фикси-45 мальных режимах, так и в режимах ко- руется в положении Выключено.

Такой характер носит процесс переключения ключей в момент запуска переключателя в работу, нагрузкой которого является первичная обмотка 50 трансформатора. В дальнейшем характер работы несколько изменяется.

В момент включения одного из ключей потенциал выхода через небольшую задержку, обусловленную временем 55 постоянного тока, общая точка ключей рассасывания избыточного заряда в образует выход переключателя, каждый базе запирающего силового транзистора, 7, изменяется на противоположроткого замыкания.

Формула изобретения

Двухпозиционньш транзисторный переключатель, содержащий трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками и два ключа, которые включены последовательно между шинами

из ключей содержит силовой транзистор, коллектор-эмиттерный переход ко.

2988854

ный. На ранее выключенном ключе еще до прихода запускающего импульса напряжение на коллекторе уменьшается до значения около -1 В за счет тока 5 индуктивности рассеивания обмотки трансформатора нагрузки. Этот ток замыкается через диод 8, шунтирующий силовой транзистор 7.

Если в этот момент не включить fO ключ, то ток индуктивности рассеива- ния быстро спадет до нуля, изменит свое направление и произойдет возврат потенциала выхода в исходное состояние, -т.е. произойдет явление много- кратного переключения дребезг. В предложенном устройстве этого не происходит из-за самоподхвата цепочки 15 положительной обратной связи.

Режим короткого замыкания нагрузного высокого напряжения на коллекторе силового транзистора 7. Сформированный управляющий импульс вызьшает протекание коллекторного тока через транзистор 7, но напряжение по-прежнему остается высоким и цепочка 15 положительной обратной связи не вступает в работу.

Поскольку сформированный щий импульс очень короткий, то среднее значение мощности на транзисторе 7 в режиме к.З. невелико, не вызывает разогрева транзистора и не приводит к тепловому или вторичному пробою

. Таким образом, исключение явления дребезга за счет образования схемы самоподхвата, сохранение работоспособности переключателя за счет образования компаратора с фиксированными порогами включения и выключения и формирования коротких управляющих импульсов позволяет уменьшить коммутационные потери на нем и увеличить надежность переключателя как в нормальных режимах, так и в режимах ко-

постоянного тока, общая точка ключей образует выход переключателя, каждый

роткого замыкания.

Формула изобретения

Двухпозиционньш транзисторный переключатель, содержащий трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками и два ключа, которые включены последовательно между шинами

постоянного тока, общая точка ключей образует выход переключателя, каждый

из ключей содержит силовой транзистор, коллектор-эмиттерный переход которого зашунтирован диодом, раскачивающий транзистор, база-эмиттерный переход которого зашунтирован диодом, эмиттер раскачивающего транзистора соединен с базой сшгового транзистора, диод отрицательной обратной связи, анод которого подключен к базе раскачивающего транзистора, а катод - к коллектору силового транзистора, выпрямитель, формирователь импульсов и блок задержки, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и уменьшения динамических потерь, вве10

ля, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с змиттеро силового транзистора, между первым выводом вторичной обмотки трансфор матора и базой раскачивающего тран зистора последовательно соединены блок задержки, формирователь импул сов и усилитель мощности, между вх дом усилителя мощности и коллектор силового транзистора включена цепь положительной обратной связи, колл тор раскачивающего транзистора и ц пи положительного питания усилител мощности и формирователя импульсов

дены усилитель мощности, цепь положи- 5 соединены с положительньм выходом

тельной: обратной связи и дополнитель- ньй диод, анод дополнительного диода соединен с базой раскачивающего транзисторау а катод - с первым выводом вторичной обмотки трансформатора,20 и эмиттером силового транзистокоторыи соединен с входом выпрямите

ля, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с змиттером силового транзистора, между первым выводом вторичной обмотки трансформатора и базой раскачивающего транзистора последовательно соединены блок задержки, формирователь импульсов и усилитель мощности, между входом усилителя мощности и коллектором силового транзистора включена цепь положительной обратной связи, коллектор раскачивающего транзистора и цепи положительного питания усилителя мощности и формирователя импульсов

выпрямителя, а цепи отрицательного литания усилителя мощности, формирователя импульсов и блока задержки - с отрицательным выходом выпрямителя

ра,

Фиг.2

Составитель Г. Терешина Редактор А.Козориз Техред Л.Сердюкова Кор ректор А.Ипьин

Заказ 897/58 Тираж 902 . Подписное 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, Д

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях частоты, когда нагрузкой является первичная обмотка трансформатора. Цель изобретения - увеличение надежности и уменьшение динамических потерь. Для этого в устройство введены усилитель 12 мощности, цепь 15 положительной обратной связи и дополнительный диод 17. Устройство содержит два последовательно соединенных транзисторных ключ а 1.1 и 1.2, включенных между 2 (Л Фиг.)