Транзисторный ключ Советский патент 1981 года по МПК H03K17/60 

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в мостовых переключателях тока, например, для управления электродвигателями.

Известен транзисторный ключ, содержащий трансформатор управления, у которого выходная обмотка соединена со входом транзисторного ключа через двух полу период ный выпрямитель Ц.

Недостатком такого транзисторного ключа являются низкие функциональные возможности из-за значительных потерь энергии в цепи управления транзистором.

Наиболее близким по технической сущности является транзисторный ключ, у которого мощность управления пропорциональна выходному току. Этот транзисторный ключ содержит силовой трднзистор, управляющий транзистор, два коммутирующих диода, два трансформатора обратной связи, каждыми из которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий основную обмотку со средней точкой, при этом первичный обмотки трансформаторов обратной связи включены последовательно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов обратной связи связана с базой силового транзистора, а крайние выводы обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка которой соединена с эмиттером силового транзистора 2 .

Недостатком этого транзисторного

10 ключа являются узкие функциональные возможности, связанные с тем; что для управления рядом идентичных транзисторных ключей необходим ряд управляемых источников переменного напря15жения, что ограничивает область его применения, например, в мостовых переключателях тока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей тран20зисторного ключа.

Указанная цель достигается тем, что в транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, управляющий транзистор, два коммутирующих диода, два

25 трансформатора обратной связи, каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий оснЬвную обмотку со средней точкой,при этом первичные обмотки трансформаторов обратной

30

связи включены последовательно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов обратной связи соединена с базой силово.го тран.зистора, а крайние выводы этих обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка которой соединена с эмиттером силового транзистора, введены два диода управления, в трансформаторы обратной связи введена общая управляющая обмотка со средней точкой, а в согласующий трансформатор введена дополнительная обмотка со средней точкой, причем средняя точка общей управляющей обмотки трансформаторов обратной связи соединена с коллектором управляющего транзистора, а крайние выводы этой обмотки через диоды управления соединены с крайними выводами дополнитеяБ«ой --об- мотки согласукйцего трансформатора, средняя точка которого соединена с эмиттером управляющего транзистора, при этом вторичные обмотки трансформаторов обратной связи выполнены в виде одной общей обмотки со средней точкой, наматываемой одновременно на обоих сердечниках трансформаторов обратной связи; кроме того, введен дополнительный трансформатор, имеющий первичную, вторичную и управляющую обмотки, причем первичная обмотка включена последовательно в силовую цепь, вторичная обмотка включена последовательно в базовую, цепь силового транзистора, а управляющая обмотка включена последовательно в коллекторную цепь.управляющего транзистора.

На чертеже представлена электрическая схема транзисторного ключа,

Схема транзисторного ключа содержит силовой транзистор 1, снабженный резистором 2 в депи смещения, управляющий транзистор 3, два трансформатора 4 и 5 обратной связи, дополнительный трансформатор б и согласующи трансформатс1р 7.

Согласуищий трансформатор 7 имеет основную обмотку 8, выполненную со средней точкой, соединенной с эмиттером силового транзистора 1, а крайние выводы обмотки 8 соединены с анодами коммутирующих диодов 9 и 10. Катоды коммутирующих диодов 9 и 10 соединены с крайними выводами вторичной |обмотки 11 трансформаторов 4 и 5 обра1тной связи, выполненными в виде наматываемой сразу на оба магнитопровода общей обмотки со средней точкой, соединяемой через вторичную ое мотку 12 дополнительного трансформатора б с базой силового транзистора 1. Первичные обмотки 13 и 14 трансформаторов 4 и 5 обратной связи и первичная обмотка 15 дополнительного трансформатора 6 включены последовательно в цепь нагрузки. Управляющая обмотка 16 со средней точкой согласующего трансформатора 7 своими крайними выводами через диоды 17 и 18 управления соединена с крайними выводами управляющей обмотки 19 трансформаторов 4 и 5 обратной связи, наматываемой одновременно на обоих магнитопроводах и имеющей среднюю точку, которая через управляющую обмотку 20

л дополнительного трансформатора б и коллакторно-эмиттерный переход управляющего транзистора 3 соединена,со средней точкой обмотки 16 согласующего трансформатора 7. В транзисторном ключе имеется два выпрямительных диоJ да 21 и 22 и сглаживающий конденсатор 23.

Устройство работает следующим образом. . .

Вторичные обмотки 11 трансформаторов 4 и 5 обратной связи, выполненные в виде одной общей обмотки, наматываемой одновременно на обоих магнитопроводах и имеющей среднюю точку, представляют собой дроссельные обмотки магнитного усилителя, выполненного на трансформаторах 4 и 5. Первичные обмотки 13 и 14, выполняющие роль управляющих в магнитном усилителе, включены всиловую цепь. При подаче пиQ тающего напряжения на первичную обмотку согласующего трансформатора 7 по коммутатируйщим диодам 9 и. 10, вторичным обмотка 11, вторичной обмотке 12 дополнительного трансформатора 6 и переходу база-эмиттер силового транзистора 1 протекает ток холостого хода магнитного усилителя на трансформаторах 4 и 5, который открывает силовой транзистор 1. С помощью вторичных обмоток 11 обеспечива 0 ется регулирование тока, поступающего в базу силового транзистора 1 из основной обмотки 8 согласующего трансформатора 7 и пропорционального току коллектора.

5 В некоторых случаях применения транзисторного ключа установка дополнительного трансформатора 6 необязательна. В этих случаях ток, протекающий в базовой цепи, имеет фор0 МУ определяемую свойствами магнитного усилителя. Просадки базового тока, вызванные сменой полярности питающего напряжения, могут отрицательно сказаться на работе си лового транзистора 1 в процессе пе реключения, так как мгновенная мой- ность переключения может превысить допустимую. Для ликвидации этих просадок в коллекторную и базовую цепь силового транзистора 1

0 включены соответственно первичная 15 и вторичная 12 обмотки дополнительного трансформатора б. При изменении тока в юазовой цепи на обмотке 12 дополнительного трансформатора

5 б возникает ЭДС, препятствующая изменению тока и поддерживающая его на постоянном уровне.

. Для управления силовым транзистором 1 используется управляющая часть схемы, содержащая управляквдую обмотку 16 согласующего трансформатора 7 и управляющую обмотку 19 трасформаторов 4 и .5 обратной связи, управляющую обмотку 20 дополнительного трансформатора б, диоды 17 и 18 управления и управляющий транзистор 3. При этом отношение числа витков обмоток 8,11 и 12 трансформаторов 4 и 5 дополнительного трансформатора 6 и согласующего трансформатора 7, включенных в базовую цепь силового транзистора 1, к числу витков соответствующих управляющих обмоток 16, 19 и 20 этих же трансформаторов, включенных в управляющую часть схемы, одинаково, т.е.

W8 Wja

.W7fe Wg W20

При подаче управляющего сигнала на открытие управляющего транзистора 3 напряжения между точками 24 и 25 приблизительно становится равным нулю. Так как управляющая часть схемы транзисторного ключа выполнена по принципу подобия с его базовой частью, то напряжение между точками 26 и 27, т.е. напряжение между эмиттером и базой силового транзистора, тоже приблизительно становится равным нулю и силовой транзистор закрывается. В практических схемах в результате потерь энергии в трансформаторах и из-за наличия остаточных напряжений на диодах 17 и 18 управления и управляющем транзисторе 3 потенциал базы силового транзистора не значительно отличается от нуля. Поэтому для надежного запирания силового транзистора 1 на его базу следует подать отрицательное смещение, создаваемое, например, с помощью двух выпрямительных диодов 21 и 22, резистора 2 и сглаживающего конденсатора 23.

Таким образом, введение дополнительного трансформатора и управляющих обмоток в трансформаторы расширяют функциональные возможности транзисторного ключа, повышается его надежность и коэффициент полезного действия.

Формула изобретения

трансформатора обратной связи, каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий основную обмотку со средней точкой, при этом первичные трансформаторов обратной связи включены последоватепьно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов, обратной связи соединена с базой силового транзистора, а крайние выводы этих об0моток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласукяцего трансформатора, средняя точка которой соединена с эмиттером силового транзистора, от5личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены два диода управления, в трансформаторы обратной связи введена общая управляющая обмотка

0 со средней точкой, а .в согласукндий трансформатор введена дополнительная обмотка со средней точкой, причем средняя точка общей управляющей обмотки трансформаторов обратной

5 связи соединена с коллектором управляющего транзистора, а крайние вы- воды этой обмотки через диоды управления соединены с крайними выводами дополнительной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка котоDрого соединена с эмиттером управляющего транзистора.

со средней точкой, наматываемой одновременно на обоих сердечниках трансформаторов обратной связи.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 магнитами. М., Энергия, 1975, с, 29, рис. 14 а.

по заявке 281877/21,кл. Н 03 К 17/60 07.09.79.

-