Транзисторный ключ Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 H03K17/60 

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве силовых ключевых элементов устройств преобразовательной техники, в частности в автономных инверторах.

Известен транзисторный ключ, состоящий из двух включенных параллельно транзисторов с обмотками положительной обратной связи по току нагрузки 1.

Недостаток этого устройства заключается в том, что он обладает низким КПД, так как работает в автоколебательном режиме, силовые транзисторы в каждый полупериод модуляции выходят в активный режим, что приводит к значительным коммутационным потерям.

Кроме того, такие устройства не работоспособны при малых коллекторных токах, так как ток управления, который в первом приближени пропорционален коллекторному току, может оказаться недостаточным для отпирания силовых транзисторов.

Наиболее близким к изобретению является транзисторный ключ, содержащий два силовых транзистора, включенных параллельно, трансформатор с первичной вторичной и дополнительной обмотками, дополнительный транзистор, связанный с выводами для подключения источника управляющего напряжения, причем первичная обмотка трансформатора подключена к выходным вывода.м источника тока переменной полярности,

5 а вторичная - к базам силовых транзисторов 2.

Недостаток данного устройства заключается в больших потерях мощности на управление.

,Q Цель изобретения - повышение КПД путем уменьшения мощности управления, а также обеспечения гальванической развязки между источником управляющего напряжения и силовой цепью транзисторного ключа.

15 Для достижения поставленной цели в состав известного транзисторного ключа введен дроссель, первичная обмотка которого включена между средней точкой указанной вторичной обмотки трансформатора и

2Q объединенными эмиттерами силовых транзисторов, а вторичная обмотка дросселя через указанный дополнительный транзистор подключена к выходу введенного выпрямителя, подключенного входом к указанной дополнительной обмотке трансформатора.

На чертеже представлена принципиальная ехема транзисторного ключа.

Транзисторный ключ, солержа ций дна сил()В1,1х транзистора 1. включенных нараллельно, 1ранс(}к))мат{)р 2 с Hei UHMHort .5, вторнчной 4 14) и донолнмтсчИлюй Г обмотнами, доиолнитс.1Ы1ый т)анзист()) 6, не1П) управления кото)()Г() иодключена к источнику 7 )|цего наиряження, причем иерЕ ичная обмотка транеформат(;ра еоеднйена е выходом источника 8 тока ие)е 1еииой иоляриоети, а вторичная к базам си;и)вых транзисторов, введен дроссел) 9, не|Л5ичная обмотка К) кот())о1Ч) включена между с(НД ней точкой указанной вт()|)ичной обмотки т)ансс())а и обьединеиными эмитгерами силовых транзисторов, а ггоричная обмотка 1 1 д)оссс.1я через указаннв|й доиолнителвный т)анзиетор иодключена к iii,iходу введени(Ио вв1ирямителя 12, к крайним коннам вторичиой обмотки трансформатора нодключеив ветречно ноеледовате.пвно два стабилитроиа 13.

ст|Х)йст1«) работает с,тедую ним образо.м.

В устаиовив1нсмси режиме )аботы под дейетвием источиика 8 тока происходит исриодическое измеиеиие полярности иаиряжения на об.мотках трансфо)матора 2, в резул1,тате ч(мч) енловые 1)анзиеторв1 1 иоиере.менно подключаются к еилов1)м зажимам транзисторного ключа, обеспечивая иеире|)b;iuioe H|)oTt4 afHie Т( иагрузки.

II.-...,

При -rro.vi оазон)1и ток в каждый но,1уие)И()Д ун)авлення снловьгх транзисторов нроТч-кает но конт)у вто)11Ч11ая обмотка 1 1 дpocc :.: 9, обмогка 4|4 ) трансформатора 2, базо-:)миттерный нереход соответствующего т 1анзистора 1.

При ностунлении отнираюн1его енгиала от иеточника 7 на у11равляюн1ий иереход дс)11О,1ните.1ьно1Ч) траизиетора 6, последний открывается и ко вторичиой обмотке И) дросce,:m 9 11ри1 ; адываетея наиряжеиие донолнител1 ной обмотки 5 через выпрямитель 12. Это приводит к иоявлеиию имиулвса нанряжения на Шоричной обмотке 1 1 дросселя 9 с ноляриостью, указанной на чертеже, что В1 131 1вает (|к)кл1рованное заг|ира11ие транзисторов 1.

В далвией нем вык;ночениое состояние т)а1(зистор()в 1 обеспечивается замыкание.м обмотки 5 трансформатора 2 по контуру доиолнителвная обмотка о, вынримитель 12, донолннтелвнв|й транзиетор 6не)внчная обмотка К).

Таким об)азом, выключенное еоетояние транзисторов I может иоддерживатьея как

угодно ДОЛ1Ч).

;1ри ноетуилении от иеточинка 7 управ.чяюпито напряжения заинраю него еигиала на управлиюни1Й иере.ход дополиителвпого тра1 зистора 6, последний закрвшаетс и иа обмотках 10 и 11 дросселя 9 появляетея ЭД( еамсшндукцни с но.лярноетью против л1оложной указаписи на чертеже, что приводит к форсироваипому отпирапию |раиз11Сторов 1, далее замкнутое еостояиие Tpan3neTO)norcj ключа поддерживается за счет пооче)едиого перек.иочения си.ювьгх траизпсторов 1 иод воздействием источника 8 тока.

|pi заннрании -ранзнсторов 1 могут возникнуть и 1иу;1ьсы обратного нанряження на базо-:)митте)ных переходах еиловых транзнсто1П)в 1, нревьппаюЕгше преде;1ьно-д{ нустпм1 1е значе1Н1я. /Ьля Г1редотвран1еиия выхода из ст|)оя указашплх траизисто{Х)в 1елесообразно иено;п зовать традициoinibie :uiinnT)ibie пеп.и (HafipHMip, етаби;п1троны).

В качестве иеточинка 8 юка может 6i)iTb иеп().1ь.зо)ап ие.завиеимый источипк тока иерсменной нолярноегп, а акже комбппаппя незавиен.мои) источннка напряжения и обмоток трансформатора 2, включенных в си;1овые пени еилов1 х т)анзисто К)в 1, в ное;1еднем с,тучае обееиечиваетея нроио)циоиа;11,ное1т тсжа базы си.ювых т)анзисто)ов их К().1.лек горпы.м токам.

Гаким об1)азом, .изобреге.ние иозво,1яет повыоггв KII/l nyieM умепьп1енпя Moniпоетн уп)авлеиия. а также обеенечивает 1ал1)Ваничеекую развязк между источником yn()aii,UiK)niei4j нан)яжения и еиловой цепью трапз.чето)ио.г() ключа.

Формула u:io6peTi-ii , ;

Т)аизиеториый ключ, еодержащнй два еиловьгх трапз11ето)а, вкл1оченн1з1х иарал;11 1ьно, тра1(еф(;рматор е иервпчп(.й, вгоричиой и дои()лпите;1ьиой обмотками, дон.)лните,1ьный т)ннзнетор, нень ун)авления KOJO)ого подключена к источ1Н1ку уирав;1яюн1ег(.1 нанряжения, нричем нерв1 чная обмотка т)анефо|)матора еоедииеиа с выходом источника тока иереме1П10Й 1о;1яр1и.)сти, а вт(;ричнан с базами CIUTOISBIX транзисторов, отличающийся тем, что, с иел1л) П(;в1 пиепия КПД путем умеЕилиения .моииюстп управления, а также обееиеченин .гальванической развязки между иеточппкс м чправляюигего наиряжеиия и еи,ловой цепью трапзиеториого ключа, введен дроеее,1ь, нервнчная обмотка Koixjpoio вк,|ючеиа между ередней точкой указашюй вторичной обмотки траиеформато)а и o6i,единенными митте)ами еилов х тра.чиеторов, а вторичная обмотка д)оеселя че|)ез указанный доиолните,ч1,ный траизпето) подключеиа к Biiixoду В)едеп11ого В1Л11рямптеля, подк;1ючеп11О1о входом к указаппой до11о,лпите.1ьиой об.мотке лрапеформатора.

Иеточники информации, прпият|11е во внпма1П1е при кепертизе

2.Авторекое евидетельство С,С.(Д .N9 593287, кл. Н 02 М 3:155, 1973.