Ключ Советский патент 1979 года по МПК H03K17/60 

(54) КЛЮЧ

Изобретение относится к импульсной техпике, может быть использовано в импульсных системах регулирования и управления.

Известен ключ, содаржандий трансформатор тока, у которого первичные йбмотки включены последовательно с коллекторноэмиттерными цепями силовых транзисторов, а вторичные - последовательно с коллекторно-эмиттерными цепями управляющих транзисторов и бдзо-эмиттерными переходами силовых 1.

У этого устройства значительны коммутационные потери мощности.

Известен ключ, содержащий трансформатор тока, у которого двухсекционная первичная обмотка крайними выводами подключена к коллекторам двух силовых транзисторов и средним выводом - к нагрузке, я вторичная обмотка включена между базами силовых транзисторов, базо-эмиттерные переходы которых шунтированы диодами, и блок управления 2.

Недостаток данного ключа состоит взначительной мощности сигнала управления и в потерях мощности, так как блок управления для обеспечения запирания ключа должен сформировать импульс отрицательного

(запирающего) тока, превыщающий базовый ток открытого- в данный момент силового транзистора.

Цель изобретения - уменьшение мощности управляющего сигнала и потерь мощности.

Эта цель достигается тем, что в ключе, содержащем трансформатор тока, у которого двухсекционная обмотка крайними выводами подключена к коллекторам двух силовых транзисторов, а средним выводом - к нагрузке, база первого силового транзистора соединена с первым выводом основной вторичной обмотки, второй вывод которой черед диод соединен с эмиттерами силовых транзисторов, и цепи запирающего cMenie5ния, введены три дополнительные вторичные обмотки и коммутирующийтранзистор, эмиттер которого соединен с эмиттерами силовых транзисторов, причем первый вывод первой дополнительной вторичной обмотки соединен с базой первого силового транзистора, первые выводы второй и третьей дополнительных вторичных обмоток соединены с базой второго силового транзистора, втброй вывод второй дополнительной вторичной обмотки через диод подключен к эмиттеру коммутирующего транзистора, коллектор кото рйТЬ соединен со вторыми выводами всех вторичных обмоток через соответствуюн.1,ие диоды, а база подключена к источнику сигнала управления через токозадающий элемент. На чертеже представлена нринципиаль ная электрическая схема предложенного устройства, Ключ содержит два силовых транзистора 1 и 2. Их эмиттеры, соединены с общей Н1иной 3, а коллекторы подключены к щине нитания 4 через секции 5 и 6. первичной обмотки трансформатора тока 7 и через нагрузку 8. Один вывод нагрузки 8 соединен с щиной питания 4, а другой - с обнхей точкой секций 5 и 6 первичной обмотки трансформатора тока. Трансформатор тока содержит основную вторичную обзютку 9 и три дополнительных вторичных обмотки 10, 11 и 12. Первые выводы вторичных обмоток 9 и 10 подключенц к базе транзистора , первые выводы вторичных обмоток к базе транзистора 2. Базо-эмиттерные переходы транзисторов Iи 2 днунтированы диодами соответственно 13 и 14 и коллекторно-эмиттерными цепями транзисторов 15 и 16 цепи запирающего смещения. Вторые выводы вторичных обмоток 9 и IIподключены к эмиттерам транзисторов 1 и 2 соответственно через диоды 17 и 18. Кроме того, вторые выводы .обмоток 9-12 подключены через диоды соответственно 19- 22 к KOtaeKTOpy коммутирующего транзистора .23. Эмиттер этого транзистора соединен с эмиттерами транзисторов 1 и 2, а база подключена к источнику сигнала управления 24 через токозадаюняий элемент, например, резистор 25. Второй вывод обмотки 9 нодключен к обилей точке секций 5 и 6 первичной обмотки через резистор 26. Базы транзисторов 15 и 16 цепи запирающего смецления подключены к источнику сигнала управления 24 через резисторы 27 и 28. Между вторыми выводами обмоток 9 и 11 включена последовательная RC-цепь, образованная резистором 29 и конденсатором 30. В исходном СОСТОЯНИИустройства на выходе источника сигнала управления 24 имеется напряжение, полярность которого указана на чертеже стрелкой. Поэтому в базовые цепи транзисторов 15 и 16 через резисторы 27 и 28 задается отрицательный ток. Транзисторы 15 и 16 этим током ноддерживаются в состоянии насыщения, и тогда между базами и эмиттерамитранзнсторов 1 и 2 устяиавлииается незначительная разность нотенциалов. Эти транзисторы в таком состоянии схемы работают в режиме отсечки. Когда напряжение на выходе источника сигнала управления 24 исчезает, транзисторы 15, 16 и 23 переходят в режим отсечки. При этом в базу транзистора 1 через резистор 26 и обмотку 9 задается отпирающий ток. Отпирание транзистора 1 за счет полоусилительной обратной связи, осуществляют трансформатором тока 7 (обмотками полоусилительной обр-атной связи служат вторичные обмотки 9 и 11), вызывает появление генерации в схеме. При этом транзисторы 1 и 2 поочередно оказываются в проводящем состоянии, а по нагрузке протекает постоянн1з1Й ток. Энергия, накопленная в конденсаторе 30 RC-цепи, улучшает переход тока от одного силового транзистора к другому. Когда на выходе источника сигнала управления 24 появляется напряжение, отпирается коммутирующий транзистор 23, и ток. задаваемый в базу через резистор 25, нереводит этот транзистор в состояние йасыще ния. Пусть в этот момент открыт транзистор 1, и на его базе имеется потенциал 1В. Переход транзистора 23 в режим насыщения означает, что на его коллекторе устанавливается низкий потенциал, например О,5В. Если через обмотку 10,диод 20 и коллекторно-эмиттерную цепь коммутирующего транзистора 23 начинает протекать ток, на начале обмотки 10 (обозначено точкой на чертеже) появ чяется потенциал, равный сумме падения напряжения на насыщенном коммутирующем транзисторе 23 и .диоде 20. Этот потенциал составляет примерно (0,5 + + 1) В, т.е. 1,5В. Указанное сочетание потенциалов на базе транзистора 1 (-f 1 В) и на начале обмотки 10 (ч- 1,5В) означает, что на обмотке 10 напряжение равно 0,5В. При равенстве чисел витков обмоток 9 и 10 такое же напряжение на обмотке 9, и тогда на катоде диода 17 устанавливается потенциал +0,5 В, т.е. этот диод заперт. Таким образом, появление напряжения на выходе источника сигнала управления 24 приводит к прекращению протекания тока черездиод 17 и обмотку 9. Ток, трансформируемый из обмотки 5, начинает протекать по обмотке 10. .Он, во-первых, является запирающим для транзистора I, и во-вторых, пропорционален току его коллектора. После запирания силового транзистора начинается вывод энергий из трансформатора 7. При этом через подключенные ко вторичным обмоткам трансформатора выпрямители, образованные диодами 19-22, и через коммутирующий транзистор 23 протекают токи, которые замыкаются через базовые цепи транзисторов 1 и 2 в отрицательном направлении, поддерживая эти транзисторы в режиме отсечки. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает форсированное запирание силовых транзисторов, причем отрицательный ток не задается вместе с полоусилительным т.оком базы этих транзисторов, преобладая над последним по величине, а отрицательный ток базы задается вместо полоусилительного. Кроме того, отрицательный ток (запирающий) не потребляется от источника сигнала управления 24, что позволяет уменьшить мощность сигнала. Наконец, вывод энергии из трансформатора тока не только не способен вызвать «лоусное отпирание силовых транзисторов, но, наоборот, вызывает протекание отрицательных токов в базовых цепях силовых транзисторов, поддерживая их в режиме отсечки. Формула изобретения Ключ, содержащий трансформатор тока, у которого двухсекционная первичная обмотка крайними выводами подключена к коллекторам двух силовых транзисторов, а срелТним выводом - к нагрузке, база первого силового транзистора соединена с первым выводом основной вторичной обмотки, вто- -С А

т ю J I V рой вывод которой через диод соединен с эмиттерами силовых транзисторов, и цепи запирающего смещения, отличающийся тем, что, ,с целью уменьшения управляющего сигнала и потерь мощности, введены три дополнительные вторичные обмотки и коммутирующий транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттерами -силовых транзисторов, причем первый вывод первой дополнительной вторичной обмотки соединен с базой первого силового транзистора, первые выводы второй и третьей дополнительных вторичных обмоток соединены с базой второго силового транзистора, второй вывод второй дополнительной обмотки через диод подключен к эмиттеру коммутирующего транзистора, коллектор которого соединен со вторыми выводами всех вторичных обмоток через соответствующие диоды, а база подключена к источнику сигнала управления через токозадающий элемент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Л 470078, Н 03 F 3/00, 1975. 2.Книга «Миниатюризация вторичных источников электропитания электронной аппаратуры МДНТП, 1973, с. 67-72, рис. 2.