Коммутатор Советский патент 1978 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в коммутационной аппаратуре для регулирования напряжения постоянного тока, подаваемого на активно-индуктивную нагрузку, например электродвигатель и другие устройства.

Известны коммутирующие устройства на последовательно соединенных транзисторах с подключенной параллельно одному из них нагрузкой IJ .

Недостатками этих устройств являются наличие сквозных токов, которые возникают в переходной период переключения транзисторов, и низкая надежность.

Цель изобретения - устранение сквозных токов и повышение надежности..

Цель достигается тем, что в коммутатор, содержащий соединенные последовательно силовые транзисторы, диоды и нагрузку, подключенную между колллектором и эмиттером одного из силовых трбЬзисторов, введены датчики тока, ключи и модулятор длительности, вход которого подключен к управляющей шине, а выходы

через ключи соединены с базамк соответствующих силовых транзисторов, переход коллектор-эмиттер каждого из которых зашунтирован соединенными последователь но диодом и датчиком тока, причем другие выходы датчиков тока подключены к другим входам ключей.

На чертеже представлена блок-схема коммутатора. .

содержит силовые транзисторы 1 и 2, которые соединены между собой последовательно и выходными зажимами подключены к источнику питания. К коллектору н эмиттеру транзистора 2 подключена активно-индуктивная нагрузка 3,,например якорь двигателя. Нагрузка шунтирована цепочкой, состоящей из последовательно соединенных обратного диода 4 и датчика 5 тока. Параллельно силовому транзистору 1 включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных обрат- ногЧ) диода 6 и датчика 7 тока. Первый выход модулятора 8 длительности соединен через ключ 9 с базой силового транзнстора 1. Второй выход модулятора 8

длительности соединен через ключ Юс базой силового транзистора 2, Импульсы управления, вырабатываемые модулятором 8 длительности по первому и второму выходу, находятся в противофазе. Выход датчика 5 тока соединен с управляющим входом ключа 10. Выход датчика 7 тока соединен с управляющим входом ключа 9.

Коммутатор работает следующим образом.

При подаче на вход модулятора 8 длительности управляющего сигнала Uy его выход(9х появляется импульс продолжительностью, пропорциональной сигналу управления. Импульсы управления, формируемые на первом и втором выходах модулятора 8 длительности находятся в противофазе и обеспечивают поочередную коммутацию силовых транзисторов 1 и 2. , Рассмотрим двигательный режим работы, когда от источника потребляется ток при открытии транзистора 1 и происходит замыкание тока нагрузки через диод 4 при закрытии транзистора 1.

Пусть транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт. :Нагрузка 3 будетпод- ключена к источнику питания. Обратные диоды 4 и 6 закрыты. Выходной сигнал с датчиков 5 и 7 тока отсутствует. Ключи 9 и 1О открыты. Поэтому на базу транзистора 1 проходит импульс управления, а на базе транзистора 2 сигнал отсутствует. Такое состояние схемы длится до тех пор, пока не переключится модулятор 8 длительности и на первом его выходе амплитуда импульса управления не станет равной нулю. Транзистор 1 закроется и тут же под действием ЭДС самоиндукции нагрузки 3-откроется диод 4-и через датчик 5 тока пойдет .ток. Сигнал с выхода датчика 5 тока закроет ключ 1О и не разрешит подачу отпирающего импульса с выхода модулятора 8 длительности на баЗу транзистора 2. Транзистор 2 останется закрытым в течение этого интервала времени.

При переходе в тормозной режим работы распределение токов в схеме изменится. Тормозной режим начинается с момента, когда в период закрытия транзистора 1 ток нагрузки, протекающий через диод 4, спадает до нуля. При этом ВЫХОДНОЙ сигнал датчика 5 тока становится равным нулю и ключ 10 открывается. Импульс управления, который в этот период времени поступает с выхода модулятора 8 длительности, попадает на базу транзистора 2 и открывает его. Под действием противо ЭДС самоиндукции через транзистор 2 потечет тормозной ток. При последующей коммутации транзистор 2 закрывается, а транзистор 1 должен открыться. Но при закрытии транзистора 2 под действием ЭДС самоиндукции нагрузки 3 откроется обратный диод 6 и на выходе датчика 7 тока появится сигнал, который закроет ключ 9 и не пропустит отпирающий импульс на базу транзистора 1, Транзистор 1 останется закрытым в течение всего ий- .

тервала коммутации. С приходом очередного отпирающего импульса на базу транзистора 2, последний открывается и через него вновь потечет ток динамического торможения. Диод 6 в этот момент

закрывается, сигнал на выходе датчика 7 тока станет равным нулю, ключ 9 открывается. Однако транзистор 1 остается закрытым, так как к этому времени отпирающий икшульс на выходе модулятора 8

длительности станет равным нулю.

Таким образом, в результате воздействия сигналов с датчиков 5 и 7 тока на управляющие входы ключей 10 и 9 силовые транзисторы 1, 2 включаются только

в тех случаях, когда это требуется в зависимости от режима работы.

В коммутаторе исключается поочередное переключение транзисторов 1 и 2, благодаря наличию дополнительных соязей с датчиков 5, 7 тока и дополнительных ключей 9, 1О. Это приводит к устранению сквозных токов через транзисторы и повыщению надежности работы устройства.

Формула изобретения

Коммутатор, содержащий соединенные последовательно силовые транзисторы, диоды и нагрузку, подключенную между

коллектором и эмиттером одного из силовых транзисторов, отличающийс я тем, что, с пелью устранения сквозных токов и повьпиения надежности, введены датчики тока, ключи и модулятор длительности, вход которого подключен к

управляющей шине, а выходы через ключи соединены с базами соответствующих силовых транзисторов, переход коллекторэмиттер каждого из которых зашунтирован

соединенными последовательно диодом и датчиком тока, причем другие выходы датчиков тока подключены к другим входам ключей.

Источники информации, принятые во

внимание при экспертизе:

1. Конев Ю. Н. Транзисторные импульсные устройства управления электродвигателями и электромагнитными механизмами, изд. Энергия, 1964, с. 32-33.

-Ik

.

-

V

L

-0