Переключатель тока в индуктивной нагрузке Советский патент 1990 года по МПК H03K17/66 

Изобретение относится к импульс - ной Технике и может быть использовано для реверсивного управления поляризованными электромагнитными реле и электродвигателями постоянного тока.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение переключателя тока в индуктивной нагрузке за счет исключения аварийных режимов при отключении электропитания и уменьшения количества элементов.

На чертеже представлена схема переключателя тока в индуктивной нагрузке.

Переключатель тока в индуктивной нагрузке содержит четыре силовых транзисторных ключа 1 - 4 (например,транзисторы) , которые соединены по мостовой схеме, в одну диагональ ., рой включена нагрузка 5, а в другую - первая и вторая шины С и 7 питания,

первый и второй транзисторы 8 и 9 разного типа проводимости, четыре диода 10 - 13, которые соединены по мостовой схеме, входы которой включены параллельно нагрузке 5, а первый и второй выходы подключены соответственно к первой шкне 6 питания и эмиттеру второго транзистора 9, база ко-, торого соединена с второй шиной 7 питания и через резистор 14 - с коллектором первого транзистора 8, коллектор второго транзистора 9 подключен к базе первого транзистора 8, эмиттер которого соединен с первой шиной 6 питания и через шунтирующую цепь 15 (например, резистор или конденсатор)- с второй шиной 7 питания. Кроме того, на чертеже изображен резистор 16, который включен параллельно Б-Э переходу первого транзистора 8.

СД 1

сл

Ctf

о

4Ь

Переключатель тока в индуктивной нагрузке работает следующим образом.

При подаче напряжения управления на базы силовых транзисторов одного из плеч мостового переключателя тока, например транзисторов 1 и 4 происходит отпирание последних, что приводит к протеканию тока через индуктивную нагрузку 5. Аналогично обеспечи- вается протекание тока через нагрузку 5 в обратном направлении при отпирании транзисторов 2 и 3.

При снятии напряжения управления происходит запирание силовых транзис торов, что в свою очередь приводит к возникновению ЭДС самоиндукции или против ЭДС, которая в случае запирания транзисторов 1 и 4 минусом прикладывается через диод 11 к шине 6, а плюсом через диод 12 к эмиттеру транзистора 9 и в случае запирания транзисторов 2 и 3 - через диод 13 к шине 6 и через диод 10 к эмиттеру транзистора 9 соответственно.

В обоих случаях при превышении напряжения на эмиттере транзистора 9 напряжения на его базе, равного напряжению питания, на величину порогового для транзистора и равного 0,7 В начинает протекать базовый ток транзистора 9 по цепи: эмиттер-база транзистора 9, шина 7, внутреннее сопротивление источника питания (не показано), шина 6. Этот ток приоткрывает транзистор 9, и начинает течь ток по цепи: эмиттер-коллектор транзистора 9., база-эмиттер транзистора 8, который в свою очередь приоткрывается и обеспечивает увеличение базового тока транзистора 9 по цепи: эмиттер-база транзистора 9, шина 7, резистор 14, коллектрр-эмиттер транзистора 8, шина 6. Процесс происходит лавинообразно и заканчивается насыщением обоих транзисторов. Индукционный ток замыкается, и запасенная в нагрузке энергия рассеивается на активном сопротивлении самой нагрузки и резисторе 14. При снижении ЭДС ниже напряжения питания закрывается транзистор 9 и после рассасывания неосновных носителей, в базе транзистор- 8. Поскольку запирание транзистора 8 происходит за конечное время, ток от источника питания протекает в это время через резистор 14 и коллектор-эмиттер транзистора 8. Этот ток ограничивается резистором 14, сопротивление которо-

5 0 5

0 5 о c

0

5

го в общем случае должно быть равно активному сопротивлению нагрузки 5.

Если в момент протекания тока через нагрузку 5 отключить источник питания, то снижение напряжения питания вызывает ЭДС самоиндукции или прр- тиво-ЭДС, которая приоткрывает транзистор 9 и транзистор 8, после чего индукционный ток замыкается насыщенными транзисторами 9 и 8 как уже было описано.

На первых этапах в цепи протекания базового тока транзистора 9 участвует внутреннее сопротивление источника питания, которое, как правило, успевает сыграть свою роль даже за время отключения источника питания. Однако при быстром отключении источника питания начальная цепь протекания базового тока транзистора 9 организуется с помощью шунтирующей цепи 15, выполненной в виде резистора или конденсатора.

Предлагаемый переключатель тока в индуктивной нагрузке имеет более высокую надежность и проще, чем известные мостовые переключатели, за . - счет исключения аварийных режимов при отключении электропитания и уменьшения количества элементов.

Формула изобретения

Переключатель тока в индуктивной нагрузке, содержащий четыре силовых транзисторных ключа, которые соединен ны по мостовой схеме, в одну диагональ которой включена нагрузка, а в другую - первая и вторая шины питания , первый и второй транзисторы разного типа проводимости, резистор и четыре диода, которые соединены по мостовой схеме, входы которой включены параллельно нагрузке, а первый выход подключен к первой шине питания и эмиттеру первого транзистора, отличающи. йся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, введена шунтирующая цепь, которая подключена параллельно шинам питания, второй выход диодной мостовой схемы соединен с эмиттером второго транзистора, коллектор которого подключен к базе первого транзистора, коллектор которого через резистор соединен с базой бторого транзистора и второй выходной шиной.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для реверсивного управления поляризованными электромагнитными реле и электродвигателями постоянного тока. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение переключателя тока в индуктивной нагрузке достигается путем исключения аварийных режимов при отключении электропитания и уменьшения количества элементов. При быстром отключении электропитания начальная цепь протекания базового тока транзистора 9 организуется с помощью шунтирующей цепи 15. Включаются транзисторы 9 и 8, через которые замыкается ЭДС самоиндукции нагрузки 5. 1 ил.