Магнитно-транзисторный ключ Советский патент 1992 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в регуляторах и преобразователях электрической энергии.

Известен магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор и токовый трансформатор с пусковой, выключающей и перемагничивающей обмотками, которые коммутируются в противофазе двумя транзисторами с противоположным типом проводимости. Его недостатком является низкая надежность, что объясняется отсутствием защиты по току перегрузки, а также сложностью, так как требуется двух- полярный источник вспомогательного напряжения.

Наиболее близким к изобретению является магнитно-транзисторный ключ на силовом транзисторе и трансформаторе тока с пусковой, отключающей, размагничивающей и контролирующей обмотками, коммутация которых обеспечивается двумя транзисторами одного типа проводимости через ограничители тока. Ключ содержит узел ограничения заданной длительности импульса, узел блокировки включения, обеспечивающего защиту от сквозного тока. Управление ключом происходит от формирователя импульсов с двумя противофазными выходами. Недостатками известного ключа являются низкая надежность и сложность, что объясняется отсутст- вием защиты по току перегрузки, сложностью выполнения трансформатора тока с большим числом как обмоток, так и общим количеством витков, кроме этого, сложностью построения формирователя импульсов.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, два управляющих транзистора, четыре диода, конденсатор, ограничитель тока, транформатор тока, формирователь импульсов и источник вспомогательного напряжения, эмиттер силового транзистора подключен к первой выходной шине, коллектор через первую обмотку подключен к второй выходной шине, вторая обмотка трансформатора тока подключена через параллельно соединенные первый диод и конденсатор к эмиттеру силового тран- зистора, третья и четвертая обмотки соединены последовательно, а точка их соединения подключена через последователь- но соединенные второй диод и ограничитель тока к выводу источника вспомогательного напряжения, второй вывод третьей обмотки через третий диод подключен к общей шине источника вспомогательного напряжения, пятая обмотка первым выводом соединена с первым выводом четвертого диода, управляющий вход формирователя импульсов соединен с шиной управления, согласно изобретению введены датчик тока, резистор, пятый и шестой диоды, причем коллектор первого управляющего транзистора подключен к второму

0 выводу третьей обмотки, эмиттер - к общей шине, а база через резистор - к вуводу источника вспомогательного напряжения, второй вывод четвертого диода подключен к точке соединения второго диода и ограни5 чителя тока, другой вывод четвертой обмотки соединен с первым выводом пятой обмотки, второй вывод которой подключен к выходу формирователя импульсов и через шестой диод - к базе первого транзистора,

0 датчик тока включен между вторым выводом первой обмотки и второй выходной шиной, выход датчика тока подключен к базе второго управляющего транзистора, коллектор которого подключен к дополнительному

5 входу формирователя импульсов, а формирователь импульсов выполнен на транзисторе и элементе И-НЕ. причем коллектор транзистора соединен с выходом формирователя импульсов, эмиттер - с общей ши0 ной, а база через элемент И-НЕ - с . управляющим и дополнительным входами формирователя импульсов.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предложенного ключа.

5Магнитно-транзисторный ключ содержит последовательно включенные между выходными шинами датчик 1 тока, силовой транзистор 2 и первую 3 обмотку трансформатора 4 тока, вторая 5 обмотка которого

0 через параллельно соединенные первый диод 6 и конденсатор 7 подключена к эмиттер- ному переходу силового транзистора 2. третья 8, четвертая 9 и пятая 10 обмотки соединены последовательно, точка соеди5 нения третьей 8 и четвертой 9 обмоток через второй диод 11 и ограничитель 12 тока соединена с выводом источника вспомогатель- -ного напряжения, точка соединения четвертой 9 и пятой 10 обмоток через чет0 вертый диод 13 подключена к точке соединения второго диода 11 и ограничителя 12 тока, второй вывод третьей обмотки 8 подключен к коллектору первого транзисторе 14 и через третий диод 15 - к общей шине.

5 эмиттер первого транзистора 14 через пятый диод 16 подключен к общей шине, а его база соединена соответственно через резистор 17 с выводом источника вспомогательного напряжения и через шестой диод 18 - с выходом формирователя 19 импульсов и

другим выводом пятой обмотки 10 выход датчика 1,тока подключен к эмиггерному переходу второго транзистора 20, коллектор которого подключен к дополнительному входу формирователя 19 импульсов, кроме этого, формирвоатель 19 импульсов выполнен на транзисторе 21. коллектор которого соединен с выходом формирователя, эмиттер - с общей шиной, а база через элемент И-НЕ 22 - с управляющим и дополнительным входами формирователя.

Ключ работает спедующим образом.

С приходом управляющего сигнала 1 транзистор 21 закрывается и тем самым открывается транзистор 14. Через ограничитель 12 тока, диод 11 и обмотку 8 начинает протекать пусковой ток, который возбуждает регенеративный процесс включения силового транзистора 2. По окончании управляющего сигнала О открывается транзистор21, закрывая транзистор 14. при этом через диод 15 шунтируются согласно включенные обмотки 8, 9 и 10, что приводит к срыву регенеративного процесса, и силовой транзистор 2 выключается. После этого закрываются диоды 11 и 15. Открывается диод 13, и начинается процесс перемагни- чивания сердечника трансформатора тока. Далее процессы повторяются.

При возникновении токовой перегрузки сигналом с датчика 1 тока открывается транзистор 20. На дополнительный вход формирователя 19 поступает сигнал О, который вне зависимости от управляющего сигнала удерживает транзистор 21 в открытом состоянии, что срывает регенеративный процесс и выключает силовой транзистор 2.

По сравнению с прототипом изобретение позволяет повысить надежность магнитно-транзисторного ключа как за счет обеспечивания защиты по току перегрузки, так и за счет уменьшения числа элементов и упрощения конструкции трансформатора тока путем уменьшения суммарного числа витков обмоток.

Формула изобретения

1. Магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, два управ- ляющих транзистора, четыре диода, конденсатор, резистор, ограничитель тока, транзистор тока, формирователь импульсов и источник вспомогательного напряжения,

эмиттер силового транзистора подключен к первой выходной шине, коллектор через первую обмотку трансформатора тока подключен к второй выходной шине, вторая об- мотка трансформатора тока включена между базой силового транзистора и через параллельно соединенные первый диод и конденсатор эмиттером силового транзистора,третья и четвертая обмотк и трансформатора тока соединены последовательно, а точка их соединения подключена через последовательно соединенные второй диод и ограничитель тока к выводу источника вспомогательного напряжения, второй вывод третьей обмотки трансформатора тока через третий диод подключены к общей шине, первый вывод пятой обмотки трансформато ра тока соединен с первым выводом четвертого диода.

управляющий вход формирователя импульсов соединен с шиной управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, введены датчик тока, второй резистор, пятый и

шестой диоды, коллектор первого управляющего транзистора подключен к второму выводу третьей обмотки трансформатора тока, эмиттер через пятый диод - к общей шине, а база через второй резистор - к выводу источника вспомогательного напряжения, второй вывод четвертого диода подключен к точке соединения второго диода и ограничителя тока, пятая обмотка трансформатора тока подключена последовательно к четвертой обмотке, второй вывод пятой обмотки соединен с выходом формирователя импульсов и через шестой диод - с базой первого управляющего транзистора, датчик тока включен между вторым выводом первой обмотки трансформатора тока и второй выходной шиной, выход датчика тока подключен к базе второго управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор - с

дополнительным входом формирователя импульсов.

2. Ключ пол.1, отл и ч а ю щи и с я тем, что формирователь импульсов выполнен на транзисторе и элементе И-НЕ, коллектор

транзистора соединен с выходом формирователя импульсов, эмиттер - с общей шиной, а база через элемент И-НЕ - с управляющим и дополнительным входами формирователя импульсов.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в регуляторах и преобразователях электрической энергии. Цель изобретения - упрощение А Л тВД конструкции и повышение надежности. Устройство содержит силовой транзистор 2, трансформатор 4 тока с обмотками 3, 5, 8, 9, 10, диоды 6, 11,13 и 15, транзисторы 14 и 20, формирователь 19 импульсов, ограничитель 12 тока, конденсатор 7 и источник вспомогательного напряжения. В устройство введены датчик 1 тока, диоды 16 и 18, резистор 17, а формирователь 19 импульсов выполнен на транзисторе 21 и элементе И-НЕ 22. Поставленная цель достигается за счет обеспечения защиты по току перегрузки, а также уменьшения числа элементов и упрощения конструкции трансформатора тока путем уменьшения суммарного числа витков обмоток. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. t Uynp. гл-г О о о 00 ю