Высоковольтный переключатель Советский патент 1992 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано преимущественно в составе высоковольтного источника для питания каскадов усиления мощности в передающих устройствах, а также для питания .генератов СВЧ в бытовых СВЧ-печах.,

Цель изобретения - упрощение конструкции путем исключения ряда элементов, имеющихся в устройстве-прототипе.

На фиг. 1 показана схема высоковольтного переключателя; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая его работу.

Высоковольтный переключатель содержит М силовых транзисторов 1.1-1.М, М защитных диодов 2.1-2.М, М фиксирующих диодов 3.1-З.М, М конденсаторов 4.1-4.М, М стабилитронов 5.1-5.М, нагрузку 6, силовой.дроссель 7 с основной обмоткой 8, шину 9 питания, общую шину 10. управляющую шину 11 и резистор 12. В силовой дроссель 7 введены М-1 вспомогательных обмоток 13.1-13.(М-1)и М-1 отводов 14.1-14.(М-1)у основной обмотки,

при этом начало основной обмотки 8 дросселя 7 подключено к шине 9 питания, а конец - к коллектору М-го силового транзистора 1 .М и к первому выводу М-го фиксирующего диода З.М. Его второй вывод соединен с первым выводом нагрузки б и через М конденсаторов 4.1...4.М, которые включены последовательно, с эмиттером первого силового транзистора 1,1, вторым выводом нагрузки 6 и общей шиной 10. Каждый конденсатор 4.1-4.Мзашунтирован соответствующим стабилитроном 5.1-5.М, Каждый защитный диод 2.1-2.М включен встречно-параллельно база-эмиттерному переходу соответствующего силового транзистора 1,1-1.М, База каждого последующего силового транзистора 1.М соединена с первым выводом соответствующего предыдущего фиксирующего диода 3.{М-1), второй вывод каждого из которых подключен к точке соединения соответствующих предыдущего 4,(М-1) и последующего 4.М конденсаторов. База первого силового транзистора 1.1 соединена с управляющей шиной 11.

Каждый из введенных отводов 14.114(М-1) обмотки 8 подключен к эмиттеру соответстующегб последующего силового транзистора 1.2-1.М. Начало и конец каждой вспомогательной обмотки 13,1-13.(М1:) соединены соответственно с базой и эмиттером соответствующего последующего силового транзистора 1.2-1.М. Коллектор каждого предыдущего силового транзистора 1.(М-1) подключен к эмиттеру последующего транзистора 1.М.

Высоковольтный переключатель работает следующим образом.

В исходном состоянии в паузах между импульсами все транзисторы 1.1...1.М заперть. При поступлении в момент Ti положительного импульса управляющего тока 1упр на шину 11 и на базу транзистора 1,1 он насыщается (фиг. 2,а). При этом начинается протекание тока l8.i по цепи: шина 9 -левая секция обмотки 8 дроссел 7 (до первого

отвода 14,1) - насыщенный транзистор 2 шина 10 (фиг. 2д).

При этом на обмотках 13.1-13.(М-1) образуются импульсы положительной полярности Е 13.1-Е 13(м-1). которые поступают на базы транзисторов 1.2-1,М и переводят их в состояние насыщения (фиг. 26, в). При этом начинается протекание тока 18.2 по цепи; шина 9 питания - левая секция обмотки 8 (до второго отвода)- насыщенный транзистор 1.2 - насыщенный транзистор 1.1 шина 10 (фиг. 2д). Диоды 2.1-2.М и 3.1-З.М остаются запертыми. Далее начинается протекание тока la по цепи: шина 9 - обмотка 8 - насыщенные транзисторы 1.1-1.М шина 10(фиг. 2е). В индуктивности обмотки 8 при протекании тока la накапливается некоторая энергия. В момент Т2 положительный импульс 1упр на шине 11 заканчивается и на базу транзистора 11 подается отрицательный импульс, под действием которого транзистор 1.1 форсированно запирается (фиг. 2а). При этом в индуктивности левой секции обмотки 8 дросселя 7 (до первого отвода ) создается ЭДС самоиндукции, под действием которой отпираются диоды 2,2 и 3.1. Энергия, накопленная к моменту Т2 в индуктивности левой секции обмотки 8 (до ее первого отвода), вызывает появление ЭДС самоиндукции и протекание тока 1з.1 через диоды 2.2 и 3.1, чем обеспечивается Передача энергии в конденсатор 4.1 (фиг. 2ж). В этих условиях на обмотке 13.1 и на базе транзистора 1.2 появляется отрицательный импульс Е2.2, обеспечивающий форсированное запирание транзистора. Амплитуда запирающего импульса ограничивается с помощью диода 2.2(фиг, 2з). После запирания транзистора 1.2 под действием ЭДС самоиндукции аналогично описанному отпираются диоды 2.М и 3.2 и током 1з.м осуществляется передача энергии из левой секции обмоткм 8 (до второго отвода) через диоды 2.М и 3.2 в конденсаторы 4.2 и 4,1. В этих условиях ка базе транзистора 1.М возникает отрицательный импульс Е2.М, ограничиваемый по амплитуде диодом 2.М, и обеспечивающий форсированное запирание транзистора 1.М (фиг. 2и). Достигается необходимая последовательность запирания транзисторов: сначала запирается транзистор 1,1, затем 1.2, последним запирается транзистор 1.М. При зтом напряжения на коллекторах запирающихся транзисторов не могут превысить значений Es напряже.ний стабилизации однотипных стабилитронов 5, которые выбраны из условия Es Едоп, где Едоп - максимальное допустимое напряжение на коллекторах транзисторов 1.1-1.М. После запирания всех транзисторов 1.1...1.М знергия. накопленная в индуктивности обмотки 8, вызывает появление ЭДС самоиндукции, под действием которой отпирается диод З.М. Через него и обмотку 8 начинается протекание тока и передача энергии в конденсаторы 4.1-4.М и в нагрузку 6 (фиг. 2е). При одинаковых величинах емкостей конденсаторов напряжения на них оказываются равными Е4 Ее/М Eg. где Ее- напряжение на всех конденсаторах 4.1-4.М и на нагрузке 6,

Положительный эффект достигаемый при использовании предлагаемого высоковольтного переключателя, состоит в упрощении устройства за счет исключения ряда элементов при сохранении основных электрических параметров, свойственных прототипу.

Формула изобретения

Высоковольтный переключатель, содержащий М силовых транзисторов, М защитных диодов, М фиксирующих диодов, М конденсаторов, М стабилитронов, нагрузку и силовой дроссель, начало основной обмотки которого подключено к шине питания, а конец - к коллектору М-го силового транзистора и к первому выводу М-го фиксирующего диода, второй вывод которого

соединен ,с первым выводом нагрузки и через М конденсаторов, которые включены последовательно, с эмиттером первого силового транзистора, вторым выводом нагрузки и общей шиной, каждый конденсатор зашунтирован стабилитроном, каждый защитный диод включен встречно параллельно база-эмиттерному переходу соответствующего силового транзистора, база каждого последующего силового транзистора соединена с первым выводом соответствующего предыдущего фиксирующего диода, второй вывод каждого из которых подключен к точке соединения соответствующих предыдущего и последующего конденсаторов, база первого силового транзистора соединена с управляющей шиной, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в силовой дроссель введены М-1 вспомогательных обмоток и М-1 отводов основной обмотки, каждый из которых подключен к эмиттеру соответствующего последующего силового транзистора, начало и конец каждой вспомогательной обмотки соединены соответственно с базой и эмиттером соответствующего последующего силового транзистора, коллектор каждого предыдущего силового транзистора подключен к эмиттеру последующего транзистора.

%/

%.(

V 5I

0

/-1

h 2

0

B.Z

,

ч

Д2

Q

0 3

г2

/;

a

i.M

к

-W

r

j

L/

Фаг. 2

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в составе высоковольтного источника для питания каскадов усиления мощности в передающих устройствах, а также для питания генераторов СВЧ в бытовых СВЧ-печах. Цель изобретения - упрощение устройства'; Высоковольтный переключатель содержит М силовых транзисторов 1.1... 1.М. М заьцит' HbiX диодов 2.1.,.2.М, М фиксирующих диот дов 3.1.,.З.М, М конденсаторов 4.1...4.М,М стабилитронов 5.1...5.М, нагрузку 6, силовой дроссель 7с основной обмоткой 8, шину 9- питания, общую шину 10, управляющую шину 11 и резистор 12. В силовой дроссель 7 введены М-1 вспомогательных обмртЬк 13.1...13.(М-1) и М-1 отводов 14.1...14.(М-1) у основной обмотки. Начало основной обмотки 8 дросселя 7 подключено к шине 9 питания, а конец - к коллектору М-го силового транзистора 1.М и к первому выводуМ-го фиксирующего диода З.М. Его второй вывод соединен с первь1м выводом нагрузки 6 и через М конденсаторов 4.1...4.М, котог рые включены последовательно, с эмиттером первого силового транзистора 1,1, вторым выводом н1агрузки 6 и общей шиной : 10. Каждый конденсатор 4.1,.,4.МзаШунти- рован .соответствующим стабилитроном 5.1 ...5.М. Каждый защитный диод 2^ 1. .2.М включен встречно-па|эал)'»ельно база-эмит- терному переходу соответствующего силового транзистора 1';1.,.1.М. База каждого роследугрщего силового транзистора 1.М соединена с первым выводом соответствую- . Щего предыдущего фиксирующего диода 3.(М-1), второй вывод каждого из которых подключён к точке соединения соответствующих предыдущего 4.(М-1)|^ последующего 4.М конденсаторов.. База первого силового транзистора 1.1 соединена с управляющей шиной 11. Кажд1в1й из введенных отводов 14.1...l4(M-1) обмотки 8 подключен к эмиттеру соответствующего последующего силового Транзистора 1.2... 1 .М/ Начало и конец каждой вспомогательной обмотки 13.1...13.(М-"1) соединены соответственно с :базой и эмиттером соответствующего последующего Силового транзистора 1.2...1.М. Коллектор каждого предыдущего Силового транзистора 1.(М-1) подключен к эмиттеру последующего транзистора Т.М, Такое соединение позволяет упростить высоковольтный переключатель в целом. 2 ил.S ю ел