Ключевое устройство Советский патент 1980 года по МПК H03K17/60 

(54) КЛЮЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к обпасти электронной автоматики, может быть использовано для реверсирования токов в нагрузке по заданной программе и является усовершенствованием ключевого устройства по авт. св. № ЗО8511. Известное ключевое устройство i состоит из реверсивного мостового переключа теля на транзисторах и устройства управле ния его работой, содержащего два триггера, противофазные выходы которых соединены с базами соответствующих транзио-. торов мостового переключателя, и содержит, кроме того, два каскада совпадения, первые входы которых подключены к иоточнику входного управляющего напряжения вторые входы - к вспомогательному источи нику импульсов, а первый и второй выходы каскадов совпадения через трансформвгторы соединены с раздельными входами триггеров. Недостатком данного устройства является невысокая точность коммутации, ввиду наличия обходных паразитных токов (минующих нагрузку) и некоторого влияния управляющих токов на величину тока в нагрузке. Цель изобретения - повышение точнооти коммутации. Для достижения поставленной цели кяв чевое устройство содержит диоды, включенные в проводящем для тока нагрузки направлении последовательно с каждым основным транзистором мостового переключателя, дополнительные транзисторы и два .источника запирающего напряжения, одни полюса которых соединены с одноименными полюсами источника рабочего тока, а другие полюса через дополнительные транзисторы - с базами основных транзисторов, причем базы дополнительных транзисторов соответственно подключены к противофазным выходам триггеров. Кроме того, переходы основных травзисторов база-эмиттер и коллектор-база защунтированы резисторами. 374 На фиг. 1 приведена принципиальная Схема устройства; на фиг. 2 -а-е эпюры напряжений в основных цепях устройства. Устройство содержит основные транзисторы 1-4, триггеры 5, 6, каскасы 7 8 совпадения с выходами на импульсных Трансформаторах, импульсный генератор 9 повышенной частоты, инвертор 10, дополнительные транзисторы 11-14, диоды 15- 18 с малым обра-йагм током. Цепи смещения и другие вспомогательные цепи на схеме не показаны. Ключевое устройство собрано по схеме моста и содержит две параллельно включеи Еые ГР5ТТПЫ переключающих транзисторов, В каждую группу входят два последователе гю включенных транзистора разной струк- ТУры 1, 2 и 3, 4с инверсной схемой уп- равления через дополнительные траигшсто-ры 11-14. Последовательно с каждым rpa анстором 1-4 диод 15-18. К зажимам моста присоединен источник У питающего нагрузку тока, а во вторую диа™ гональ вкшочено нагрузочное сопротивление 1ц . К базам транзисторов одинаково структуры 1, 2 и 3, 4 через дополнитель ные транзисторы 11, 12, 13, 14 пошапоЧеиы разнозначные выходы одного и того же триггера 5, 6 или включенного после триггера шзухтактного усилителл, КажгЕый . триггер соединен с выходной обмоткой трансформатора ошгого каскада 7 совпадв Еия и выходной обмоткой второго каскада 8 совпадения. КаскаШз 7 и 8 совпадения подключены к вспомогательному импульс- ному генератору 9 повышенной частоты ( в десятки или сотни п выше кГц). К пер вому каскаду совпадения подключен источник управляющего напряжения , а ко второму каскаду совпадения - источник ин вертировапного управляющего напряжения, например, инвертор 10. К каждому тригге ру или триггеру с усилителем подводится Н Ш|эяжение от отдельного гальванически изолированного источника i(J(j,i). Работа устройства происходит следующим образом. На вход ус1ройства поступает ЕЛОШЮЙ управляющий сигнал Ugy , например в виде сигнала, показанного на.фиг. 2 б. Согласно этому сигналу в моментi D .напра ленне тока в нагрузке 1ц должно изменить свой знак на обратный. Этот сигнал Ujj iioСтуиает на каскад 7 совпадения и на инвертор 1О. Ко второму входу каскада 7 совпадения подводятся импульсы повышен ной частоаъ от генератора 9 (см. фиг. С вьЕкоаа каскада 7, с обеих обмотшс его выхосшого транс()орматора снимаются одлнаковые сигналы (см. фиг. 2, в),Сошюй: обмотки этот сигнал запускает триггер S, а со второй- опрокидывает триггер 6. К аскаду 8 соБпаден подводятся также сигнал с инвертора 10 (см. фиг. 2, г). Ко второму входу каскада 8 совпадения подводятся также импульсы (Я, с генератора 9 (фиг. 2,а). Ffa выходе каскада 8, с обеих обмоток его выходного трансформатора снимаются одинаковые сигналы (см. фиг. 2,д). Сигнал с одной обмотки запускает триггер 6, а со второй обмотки оп- рокиц :,1вает триггер 5. В результате на выходах ipHrrepa 5 сигналы, апалоги па ге сигналам, показашплм на фиг. 2,6 и г а на выходах триггера 6 - сигналы, аналогичные сигналагл, покггзалным па фкг. 2, г и б. Выходы триггеров 5 и 6 межДУ собой электрически развязаны, так как они питаются от изолированных источкшсов на- пряжений iU,| и и Положительный сигнал (фиг. 2,6) отпирает транзистор 11 и этим подводит минус от источника U -j к базе инверсна включегшого траазистора и запирает его и щюд 15. Отрицательный сигнал (см. фиг. 2 г) запирает трагсистор13 и отпирает TpaiiSHCTop 3 Отрицательный сигнал (cjvf. фиг. 2, г) отпирает транзистор 14 и за счет + источника и запирает транзистор 4 и диод 18, положительный сигнала (фиг, 2,6) запирает транзистор 12 и отпирает транзистор 2. В результате, через нагрузку 7 ц до момента С будет течь ток в положительном направлении по цепи: источник а тока U-J- коллекТор™эмиттер трагьэистора 3, диод 17, нагрузка ZH днод 16, эмиттерколлектор транзистора 2, -источника U. Аналогично в момент изменения знака Ue,T(., в моментСедки сигнал (фиг. 2,д) опрокинет триггер 5, а второй сигнал (фиг. 2,д} запустит триггер 6. Отрицательный сигнал (фкг. 2.6) запрел транзистор 11 и отопрет транзистор 1, а положительный сигнал (фиг. 2,г) отопрет транзистор 13 и запрет транзистор 3 и диод 17. По-ложительный сигнал (фиг„ 2,г) запрет транзистор 14, отопрет транзистор 4, а отридательный (фиг. 2,6) отопрет транзистор 12 и запрет транзистор 2 и диод 16, Ток через нагрузку ZH изменит свой зпшс на обратный (знаки на фиг. 1 в скобках). Б результате, через нагрузку 2. после момента У будет течь ток в обратном направлении по цепи: + источника U-v- коллектор эмиттер транзистора 1, диод 15, нагрузка ц Диод 18, эмиттер-коллектор транзистора 4, -источника UY , Для защиты источника тока U-f- и перэключающих транзисторов в цепь UY пелесообразно установить небольшое ограничиваю щее сопротивление или автомат перегрузки. Заполнение управляющих триггерами 5, 6 напряжений (фиг. 2, в и д) частыми импульсами исключает возможность ложного срабатывания триггеров 5, 6 от случа: ных помех и гарантирует надежное безошибочное реверсирование ключевого ycTpoficivва, а также упрощает сопряжение триггеров 5, 6 с источником входного управляющего напряжения J, так как позволяет на ш 1ходах каскадов.7, 8 совпадения установить импульсные трансформаторы, выполняющие и развязывающие функции. С целыо приближения момента реверсирования к заданному Т между входами кас када 7 совпадения и между входами каскада 8 совпадения целесообразно уста:новить дифференцирующие цепочки с небольшой задержкой. При этом, частота сигнала C3L может быть снижена. 74 36 Формула изобретений 1.Ключевое устройство по авт. св. № 308511, отличающееся тем, что, с целью повышения точности коммутации, оно содержит диоды, вЕяюченвые в проводящем для тока нагрузки каправле НИИ последовательно с каждь{М основным транзистором мостового переключателя, дополш1тельные транзисторы к два источника запирающего напряжения, одни полю са которых соединены с одноименными полюсами источника рабочего тока, а пруте полюса через дополнительные транзисторы соединены с базами основных транзисторов базы дополнительных транзисторов соответственно подключены к противофазным выходам триггеров. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что переходы основных транзисторов база-эмиттер и коллекторбаза зашунтированы резисторами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 308511. кл. Н 03 К 17/60, 1968.

Фиг.2