Управляемый ключ Советский патент 1993 года по МПК H02M1/08 

6/5 Ь1$

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электропечах сопротивления с резистивной и резистивно-индуктивной нагрузкой.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности устройства.

На чертеже представлена электрическая схема управляющего ключа.

Ключ содержит форвистор 1 с основной 2 и вспомогательной 3 тиристорными структурами, общим анодом 4, управляющим 5 и регулирующим б электродами и катодами вспомогательной 7 и основной 8 тиристор- ных структур, шунтирующий резистор 9, ре- зистор 10, токоограничивающее сопротивление 11 и дополнительный коммутирующий тиристор 12 с регулируемым сопротивлением 13 и защитным диодом 14 цепи регулируемого автознодного управления, входные зажимы 15 и 16 и силовые зажимы 17 и 18.

Общий анод 4 обеих тиристорных структур связан, с управляющим электродом 5 вспомогательной тиристорной структуры внешней электрической связью либо с помощью омического контакта между соответствующими,, слоями вспомогательной . тиристорной структуры внутри прибора. Регулирующий электрод 6 служит для обеспечения отрицательного относительно катода 7 смещения тока вспомогательной тиристорной структуры и- таким образом для формирования условий требуемой задержки (или полного запрета) включения основной тиристорной структуры с катодом, В качестве источника отрицательного напряжения смещения в цепи регулирующего электрода 6 использовано падение напряжения на сопротивлении шунтирующего резистора 9, включенного последовательно с резистором 10 цепи катодной нагрузки вспомогательной тиристорной структуры, которая своим вторым выводом подсоединена к катоду 8 основной тиристорной структуры. Токоограничивающее сопротивление 11 соединяет регулирующий электрод 6 с анодом тиристора 12, катод которого подключен к точке соединения шунтирующего резистора 9 с резистором 10. Цепь регулируемого автоанодного управления включением тиристора 12 из последовательно соединенных резистора 13 с регулируемым значением сопротивления и диода

14подключена резистором 13 к аноду тиристора 12, а катодом диода 14 -1 к управляющему электроду того же тиристора. Зажимы

15и 16 служат для подключения устройстве к выходу внешнего регулирующего устройства, а зажимы 17 и 18 - для подключения устройства к цепи силовой нагрузки и источника питания с однополярным пульсирующим током либо через выпрямительный и разделительные диоды - к соответствующим цепям силового тиристорного ключа.

Ключ работает следующим образом.

При положительном на зажиме 17 и отрицательном на зажиме 18 напряжении источника питания вспомогательная тиристорная структура 3 форвистора 1 находится в проводящем состоянии и через нее от зажима 17 к зажиму 18 по цепи катод 7 - шунтирующий резистор 9 - резистор 10 проходит ток. Возникающее при этом падение напряжения отрицательной полярности на

сопротивлении шунтирующего резистора 9 с задержкой, определяемой величиной сопротивления 13 цепи автоанодного управления включением . тиристора 12, автоматически поступает через упомянутый

тиристор и сопротивление 11 на регулирующий электрод 6, препятствуя распростране- нию включенного состояния от вспомогательной тиристорной структуры 3 к основной тиристорной структуре 2.

при замыкании зажимов 15 и 16 внешним регулирующим устройством либо при поступлении от этого устройства сигнала управления, обеспечивающего отключение цепи автоанодного управления тиристора

12,упомянутыйтиристорсохранитсвое проводящее состояние до момента окончания действия очередного импульса напряжения источника питания. При отключенном тиристоре 12 падение напряжения на сопротивлении1 шунтирующего резистора 9, появляющееся синхронно со всеми последующими импульсами напряжения источника питания, на регулирующий электрод воздействовать не может и включенное состояние вспомогательной тиристорной структуры 3 беспрепятственно достигает ос- йовной тиристорной структуры 2, переводя ее в проводящее состояние. Включение основной тиристорной структуры приводит к

шунтированию цепи катодной нагрузки вспомогательной тиристорной структуры 3, т.е. к синхронному автоматическому отключению тока в указанной цепи.

Таким образом, повышение надежности достигнуто перенесением шунтирующего резистора из силовой цепи ключа в промежуточную цепь вспомогательной тиристорной структуры форвистора, а также автоматическим отключением промежуточной цепи питания катодной нагрузки вспомогательной тиристорной структуры форвистора при каждом очередном включении основной тиристорной структуры. Кроме того, уменьшены потери мощности в

ключевом элементе входной цепи регулирующего электрода форвистора за счет снижения падения напряжения его коммутации от амплитудного значения напряжения питающей сети до напряжения падения на датчике тока, не превышающем 10 В.

Повышение надежности достигнуто также возможностью увеличения сопротивления шунтирующего резистора до величины, необходимой для надежной работы ключа и обеспечения независимости падения напряжения на резисторе от величины тока основной силовой нагрузки.

В предлагаемом ключе в качестве источника напряжения смещения управляющего p-n-перехода форвистора в запорном направлении использовано падение напряжения на сопротивлении шунтирующего резистора, что позволило дополнительно упростить его схему и конструкцию.

Формула изобретения Управляемый ключ, содержащий фор- вистор, анод и катод основной тиристорной структуры которого использо.ваны в качестве выводов ключа, и ключевой элемент, пер- вый вывод которого соединен с

регулирующим электродом форвистора, а второй соединен с первым выводом первого резистора и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с

катодом вспомогательной тиристорной структуры форвистора, отличающийся тем,-что, с целью упрощения и повышения надежности в работе, введен третий резистор, второй вывод первого резистора соединен с катодом основной тиристорной структуры форвистора, анод которого соединен с управляющим электродом вспомогательно 4 тиристорной структуры форвистора, причем ключевой элемент, первый вывод которого соединен с регулирующим Электродом форвистора через третий резистор, выполнен в виде тиристора, анод которого использован о качестве первого вывода ключевого элемента и соединен с

первым выводом токоограничивающей цепи, второй вывод которой соединен с управ- ля гащим электродом тиристора, катод которого использован в качестве второго вывода ключевого элемента, а управляющий переход - в качестве управляющего входа управляемого ключа.,

Сущность изобретения: управление вспомогательной структурой 3 форвистора 1 осуществляется с помощью замыкания выводов 15 и 16 ключевого элемента, содержащего тиристор 12, при атом тиристор запирается и ток управления протекает через вспомогательную структуру, обеспечивая отпирание основной тиристорной структуры 2 форвистора. 1 ил.