Ключ переменного тока Советский патент 1989 года по МПК H03K17/567 

Изобретение относится к электро-- технике, преимущественно к преобразовательной технике и может быть использовано для питания привода исполнител ных механизмов.

Цель изобретения повышение КПД и надежности работы.

На чертеже представлена схема ключа переменного тока.

Ключ переменного тока содержит си- мистор 1, три транзистора 2-Д, четыре конденсатора 5-8, диод 9, двух- анодный стабилитрон 10, резистор 11. Анод симистора 1 через нагрузку 12 подключен к первой шине 13 питающей сети, катод - к второй игане 14 питающей сети. База транзистора 4 подключена к управляющей шине 15 устройства

эмиттер - к шине 14, коллектор - к аноду диода 9, коллектору транзистора 2 и первому вьшоду конденсатора 5, второй вывод которого соединен с шиной 14, катод диода 9 соединен ,с первьми выводами резистора 11, стабилитрона 10 и конденсатора 6, второй вывод резистора 11 подключен к шине 13, второй вывод стабилитрона 10 подключен к щине 14, базы транзисторов 2 и 3 объединены и подключены к второму выводу конденсатора 6 и первому выводу конденсатора 7, эмиттеры транзисторов 2 и 3 объединены и подключены к второму выводу конденсатора 7 и через конденсатор 8 - к управляющему электрону симистора 1 коллектор транзистора 3 подключен к шине 14.

Ключ переменного тока работает следующи { образом.

При подаче питания на шины 13 и 14 синусоидальное напряжение с помощью двуханодного стабилитрона 10 в точке его соединения с резистором 11 преобразуется в двухполярные трапецеидальные импульсы с амплитудами, равными напряжению стабилизации двух- анодного стабилитрона Ю. Трапецеидальный импульс отрицательной полярности через диод 9 заряжает конденсатор 5. Если в это время на шине 15 отсутствует сигнал управления, т.е. транзистор 4 заперт и не шунтирует цепь конденсатора 5, то последний заряжается до амплитудного значения отрицательного трапецеидального импульса и обеспечивает тем самым постоянное питающее напряжение для транзисторов 2-4. Дифференцирующий

-,

.

10

12044

конденсатор 6 преобразует трапецеидальные импульсы, получаемые на двуханодном стабилитроне 10, в короткие импульсы, выделяемые на база-эмит- терных переходах р-п-р транзистора 2 и п-р-п транзистора 3. Причем короткий импульс отрицательной полярности получается в моменты прохождения заднего фронта трапецеидальных импульсов, т.е. при переходе от максимума через ноль до минимального значения, а положительной полярности - в моменты прохождения переднего фронта, т.е. при переходе трапецеидальных импульсов от минимума через ноль до максимума. Причем переход через ноль трапецеидальных импульсов определяется моментом перехода через ноль напряжения питающей сети, следовательно короткие дифференцированные импульсы по времени начинаются незадолго до перехода, а заканчиваются несколько позже перехода сетевого напряжения через ноль.

15

20

25

0

5

0

5

0

5

Продифференцированный короткий импульс отрицательной полярности вызывает появление базового тока транзистора 2. В результате этого открывается транзистор 2, через который начинает протекать ток заряда конденсатора 8 по цепи: отрицательный вывод конденсатора 5 - открытый переход коллектор - эмиттер транзистора 2 - конденсатор 8 - переход управляющий электрод - катод симистора 1 - положительный вывод конденсатора 5 Форсирующий конденсатор 7 обеспечивает обратную связь с выхода на вход транзистора 2, что улуч- ijnaeT условия для поддержания открытого состояния транзистора 2 на все время действия дифференцированного импульса отрицательной полярности. Ток заряда конденсатора 8, протекающий через переход управляющий переход - катод симистора 1, создает условия для открывания симистора 1 по управляющему электроду и симисторный ключ переходит в открытое состояние как только сетевое напряжение переходит через ноль в сторону отрицательной полуволны. Таким образом, симис- тор 1 открывается в самом начале отрицательной полуволны и в течение действия всего этого отрицательного полупериода сетевого Напряжения ключ находится в открытом состоянии.

Когда прекращает действовать дифференцированный короткий импульс отрицательной полярности (т.е. когда завершается переход трапецеидальных импульсов от максимального значения через ноль до своего минимального эна чеиия) транзистор 2 переходит в закрытое состояние и заканчивается заряд конденсатора 8.

В дальнейшем при окончании отрицательной полуволны, когда напряжение питающей сети приближается к нулю в сторону положительной полуволны, начинается передний фронт трапецеидал ных импульсов. Он вызывает появление дифференцированного импульса положительной полярности, который открывает транзистор 3. При этом начинается раз

ряд конденсатора 8 по цепи: положительный вывод конденсатора 8 - переход управляющий электрод-катод симис- тора 1 - переход коллектор - эмиттер открытого транзистора 3 - отрицательный вывод конденсатора 8. Форсирующий конденсатор 7 улучшает условия для поддержания транзистора 3 в открытом состоянии на все время действи дифференцированного импульса положительной полярности. Ток заряда конденсатора 8, протекающий через управляющий электрод-катод симистора 1, создает условия для открывания симистора 1 по управляющему электроду и как только происходит переход сетевого напряжения через ноль в сторону положительной полуволны, симистор 1 открывается и поддерлсивает это открытое состояние ключа на все время положительного полупериода сетевого напряжения .

Из этого следует, что короткие дифференцированные импульсы, действующие в цепи управления симистора 1, перекрывают момент перехода через ноль напряжения питающей сети, что является наиболее оптимальным услови- LgM открывания по управляющему электроду cи ICтopнoгo ключа переменного тока. При этом на управляющий электрод симистора 1 воздействует амплитудное значени е этого импульса.

В момент появления отрицательной полуволны сетевого напряжения в цепи отправляющего электрода симистора 1 /действует и пульс отрицательной полярности, а в момент появления положительной полуволны сетевого напряжения - импульс положительной поляр

ности, что является благоприятным сочетанием для открывания симистора 1.

Когда необходимо закрыть ключ переменного тока, на шину 15 подается сигнал, приводящий к открытию транзистора 4. Он шунтирует цепь конденсатора 5 и тем самым снимает питание с транзистора 2. В результате этого не происходит процессов заряда - разряда конденсатора 8 и симистор 1 находится все время в закрытом состоянии.

При этом положительньй эффект от применения предлагаемого ключа достигается за счет улучшения эксплуатационных характеристик устройства вследствие подачи управляющего импульса на управляющий электрод симистора только при Появлении в его силовой цепи напряжения, необходимого для отпирания, и отсутствия резистора, включенного последовательно нагрузке,

что повьш1ает КПД, обеспечивая при

этом надежную работу устройства из-за применения бесконтактных элементов.

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Ключ переменного тока, содержащий симистор, два транзистора разного типа проводимости, два конденсатора, диод и резистор, анод симистора через нагрузку подключен к первой шине питающей сети, катод - к второй шине питающей сети, первый вывод первого конденсатора соединен с анодом диода, катод которого соединен с первым выводом резистора, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности работы, введены третий транзистор, третий и четвертый конденсаторы и двуханодный стабилитрон, база третьего транзистора подключена к управляющей шине устройства, эмиттер - к второй шине питающей сети, коллектор - к точке соединения анода .диода и первого вывода первого конденсатора и к коллектору первого транзистора, второй вывод первого конденсатора подключен к второй шине питающей сети, первый вывод двуханодного стабилитрона подключен к точке соединения катода диода и первого вывода ре.зистора и к первому выводу второго н

конденсатора, второй вывод двуханодного стабилитрона соединен с второй шиной питающей сети, второй вывод

7 15312048

резистора соединен с первой шинойэисторов объединены и подключены к

питающей сети, базы первого и второговторому выводу третьего конденсатора

транзисторов объединены и подключеныи через четвертый конденсатор - к упк второму выводу второго конденсатора равляющему электроду симистора, кол

и первому выводу третьего конденсато-лектор второго транзистора соединен

ра, эмиттеры первого и второго трак-с второй шиной питающей сети.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания привода испытательных механизмов. Цель изобретения - повышение КПД и надежности работы ключа. Для этого в ключ введены транзистор 4, конденсаторы 5 и 7, двуханодный стабилитрон 10. Ключ содержит также симистор 1, нагрузку 12, транзисторы 2,3, конденсаторы 6,8, диод 9, резистор 11, шины 13,14 питающей сети, управляющую шину 15. Управляющие импульсы подаются на управляющий электрод симистора 1 только при появлении в его силовой цепи напряжения, необходимого для отпирания. 1 ил.