Магнитно-транзисторный ключ постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H03K17/60 

(54) МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ Изобретение относится к области магч нитно-транзисторных ключей постоянного тока, предназначенных для использования в качестве силовых ключей усилителей мсмцности статических преобразователей, регуляторов напряжения и в устройствах, использующих силовые травзисторьь рабо тающие в ключевом режиме. Известен магнитно транзисторный клю Qlj , обеспечивающий с помощью транс-. форматора положительное смещение силово го транаистора в схеме составного транзистора, но трансформатор, обеспечивающий это смещение, работает на вькодно.й частоте ключа и поэтому при низкой вели чине последней, например 50, 4ОО, 1ООО Гц, имеет большие вес и габариты. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнитнотранзисторный ключ постоянного тока, содержащий магнитную систему с обмотками, силовой и вспомогательный трансферы торы, включенные по схеме составного транзистора, причем участок база-коллек- ПОСТОЯННОГО ТОКА тор силового транзистора шунтирован ц&;почкой, образованной из шслюченнных последовательно участка эмиттер-коллектор вспомогательного транзистора и первой обмотки смещения магнитной системы, и цепь управления вспомогательным транзистором 2 . Недостатками этого ключа являются неудовлетворительные весЬгабаритные показатели,- так как введение дополнительного трансформатора для обеспечения положительного смещения силовых транзисторов увеличивает вес и габариты ключа вследствие относительно низкой выходной частоты современных статических преобразователей (в специальной аппаратуре 40О, 1000 Гц); Цель изобретения - улучщение весогабаритных показателей ключа путем обеспечения работы трансформаторного источника смещения на высокой частоте. Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторном ключе постоянного тока введена дополнительная цв- 374 почка, образованная из включенных последовательно участка эмиттер коллектор вве денного вспомогательного транзистора-и второй обмотки смещения магнитной системы, подключенная параллельно основной аналогичной цепочке, дополнительная цепь упра.вления этим вспомогательным транзистором и задающий генератор, выход которого магнитно связан с обмотками сме щения, На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого ключа; на фиг, 2 даны эпюры напряжений и токов. Ключ содержит силовой транзистор 1, Пбрвь й и второй вспомогательные транзисторы 2, 3, задающий генератор 4, магни ную систему 5 с первой обмоткой смещения 6 и второй обмоткой смещения 7. Цепь управления пер1зым вспомогательным транзистором состоит из диода 8, резистора 9 и обмоток 1О, 11. Цепь управления вторым вспомогательным транзистором выполнена на диоде 12, резисторе 13 и об мотках 14 и 15 магнитной системы. Принцип работы магнитно-транзисторно™ го ключа постоянного тока зшслючается в следующем. Напряжение цепи управления первого вспомогательного транзистора 2 открывает его. Через этот транзистор и обмотку сме щения 6 -магнитной системы S ггро1 е)сает ток, отпирающий силовой транзистор 1. Че рез Т1занзистор 1 протекает ток нагрузки В данный период транзистор 1 работает в режиме насыщения, обеспечивающемся на пряжением на обмотке смещения 6. Транзистор 3 при этом закрыт напряжением своей цепи управления. Для искгаочения пр текания тока через база-коллекторный переход транзистора 3 напряжение на обмо ках 14 и 15 должно превыщать сумыарное напряжение на обмотках смещения 6 и 7 (практически это требование выпoлняeтcя достаточно просто - напряжение смещения современных силовых традаисторов равно , В, таким образом напряжение обмо ток 14 и 15 должнобыть 7/ 2 В). При изменении полярности напряжения на обмотках магнитной системы 5 открывается транзистор 3, Ток управления силовым транзистором 1 протекает чер( эт транзистор 3 и обмотку смещения 7. Все дальнейшие процессы в схеме аналогичшл описанным выше. Размеры и вес магнитной системы 5 (трансформатора) не зависят от частсхгы работы ключа, так как частота работы задающего генератора выбирается незаЕЛСвМО ОТ частот1я работы кгаоча и может достигать (ограничение частоты определяет ся параметрами транзис1Х)ров 2, 3 и материалом сердечника трансформатора) 100 кГц и более. Указанное качество схемы определяет меньшие вес и габарнаы предлагаемой схе-; мы по Сравнению с известной. В предлагаемся кллоче можно обеспер ить пропорциональность тока базы току , коллектора силового транзхготора 1, если в цепи транзисторов 2 и 3 включить вт-оу ричные обмотки 16, 17 токовых трансформаторов 18, 19, первичные обмотки 20, 21 KOTopijix Бюпочепы последовательно в цепь нагрузки. Ключ работает в этом случае таким образом; открыт транзистор 2, токовый трансформатор 18 работает в режиме огран1-г1ен ш тока в базовой пени силового транзистора 1 ( и, берется больше транзистора 1). Э1 ергия через токовый трансформатор 18 поступает из базовой цепи транзистора 1 в цепь нагрузки. Ток управления транзистором 1 равен / 3ц. „ где К - коэ хЬициент трансформации обмоток 15 и 20 токового трансформатораИз формулы видно, что ток базы траноформатора 1 пропорционален току нагрузки независимо от величины тока нагрузки (нарущевие пропорциональности наступает только в режиме малых токов нагрузки). iCoraa открыт транзистор 3, прсшорционалыгость тока Jfj току J достигается описанным выше способом с помощью токового трансформатора 19. Размагничивание сердечников токовых трансформаторов 18, 19 происходит в нерабочий такт по первичной обмотке соответствующего токового трансформатора током нагрузки. Диод1з1 22, 23 служат для ограничения напряжения на обмотках токовых трансформаторов в тшсте размагничивания Сердечников. При конкретном выполнении магнитнотранзисторного ключа постояш: ого тока его магнитная система может быть выполнена с использованием двух и более трансформаторов. Использование TOKOBJ IX арансформаторов позволяет уменьшить статические потери в силовом транзисгоре 1 из-за перевода это574го транзистора в более оптимальный режим насыщения. Таким образом, в предлагаемом магнитно-транзисторном ключе постоя иного тока размеры и вес токовых траноформаторов невелики из-чза высокой часто ты источника смещающего напряжения, что и позволяет улучшить весогабаритные показатели ключа. изобретения Формул Магнитно-транзисторный ключ постоя ного тока, содержащий магнитную систему с обмотками, силовой н вспомогательный транзисторы, включенные по схеме составного транзистора, причем участок базаколлектор снлового транзистора шунтирован цепочкой, образованной из включенных последовательно учас-пка эмиттер-коллектор вспомогательного транзистора и nefvвой обмотки смещения магнитной системы, цепь управления вспомогательным транзис84отличающийся тем, что, тором с целью улучщения весогабаритных показателей ключа путем обеспечения работы трансформаторного источника смещения на высокой частоте, в него введена дополнительная цепочка, образованная из включенных последовательно участка эмиттер-коллектор введенного вспомогательного транзистора н второй обмотки смещения мао:нитной системы, подключенная параллельно основной аналогичной цепочке, дополнительная цепь управления этим вспомогательным транзистором и задающий Генер&тор, выход которого магнитно связан с обмотками смещения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 318161, кл. Н 03 К 17/60, 19,05,69, 2,Патент США № 3497820, кл, ЗЗО-15, опублик. 1970 (прототип).

3d

1L