Коммутатор Советский патент 1982 года по МПК H03K17/567 

(54) КОММУТАТОР

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и телемеханики для коммутации сигналов постоянного и переменного тока.

Известен бесконтактный коммутатор постоянного и переменного токов, содержащий тиристоры, диоды, резисторы, блок управления, источник тока смещения и источник коммутируемого напряжения I.

Недостатком известного коммутатора является неустойчивость работы при переменной нагрузке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является коммутатор, содержащий источник коммутируемого напряжения, источник напряжения смещения, блок управления с двумя выходами и две ячейки. Каждая из которых содержит запираемый тиристор, три диода, два резистора, биполярный транзистор и МДП-транзистор 2.

Однако данный коммутатор не обеспечивает высокого быстродействия и малых потерь мощности в щироком диапазоне коммутируемых напряжений.

Цель изобретения - повыщение быстродействия и уменьшение потерь мощности в расщиреином диапазоне коммутируемых напряжений.

Для достижения указанной цели в коммутаторе, содержащем источник коммутируемого напряжения, источник напряжения смещения, блок управления с двумя выходами и две ячейки, каждая из которых содержит запираемый тиристор, три диода, два транзистора и два резистора, причем в каждой

10 ячейке первый диод соединен с вторым в последовательную цепочку, включенную встречно-параллельно тиристору, коллектор первого транзистора через первый резистор соединен со своей базой и коллектором второго транзистора, эмиттер которого через второй

15 резистор соединен с эмиттером первого транзистора, база второго транзистора соединена с точкой соединения первого и второго диодов, отрицательный полюс источника напряжения смещения соединен с катодом каж20дого тиристора и с блоком управления, выходы которого подключены к управляющим электродам соответствующих тиристоров, а выход источника коммутируемого напряжения через нагрузку подключен к точкам соединения первого и второго диодов ячеек, в каждой ячейке третий диод присоединен анодом к положительному полюсу источника напряжения смещения и катодом к коллектору первого транзистора, а эмиттер BJOрого транзистора соединен с анодом тиристора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. Коммутатор содержит две ячейки, каждая из которых содержит запираемый тиристор 1, диоды 2, 3 и 4, транзисторы 5 и 6 и резисторы 7 и 8. Диод 2 соединен с диодом 3 в последовательную цепочку, включенную встречно-параллельно тиристору 1. Коллектор транзистора 5 соединен с катодом диода 4 и через резистор 7 - со своей баЗОЙ и коллектором транзистора 6, база которого соединена с точкой соединения диодов 2 и 3. Эмиттер транзистора 6 соединен с анодом тиристора 1 и через резистор 8 - с эмиттером транзистора 5. Анод диода 4 соединен с положительным полюсом (шиной) 9 источника напряжения смещения, отрицательный полюс () 10 которого соединен с катодом тиристора 1 и блоком 11 управ.тения, выходы которого подключены к управляющим электродам тиристоров 1. Выход 12 источника коммутируемого напряжения через нагрузку 13 подкдючен к точкам соединения диодов 2 и 3 разных ячеек. Коммутатор работает следующим образом. В исходном состоянии тиристдры 1 закрыты. Ток через нагрузку 13 не протекает. С приходом сигнала управления тиристоры 1 открываются и запоминают управляющее воздействие. Ток смещения тиристора 1 протекает по цепи: шина 9, диод 4, коллектор-эмиттер транзистора 5, резистор 8, анодкатод тиристора 1, щина 10. Так как транзистор 5 включен по схеме эмиттерного повторителя, напряжение на резисторе 8, а следовательно и ток смещения тиристора I, зависят от напряжения на коллекторе транзистора 6, которое определяется напряжением смещения на щине 9, сопротивлением резистора 7, коэффициентом усиления транзистора 6 и напряжением на диоде 2, создаваемым током цепи сигнала. При отсутствии тока, протекающего по диоду 2, напряжение на диоде 2 равно нулю, транзистор 6 закрыт и в установиБщемся режиме при открытии тиристора 1 его ток определяется, в основном, напряжением на щине 9 и сопротивлением резистора 8. То есть в установивщемся режиме, при отсутствии коммутируемого тока, ток цепи смещения максимален и равен току удержания тиристора. С открытием тиристоров 1 нагрузка 13 подключается к источнику коммутируемого напряжения. Ток нагрузки 13 протекает следующим образом: «плюс источника коммутируемого напряжения, нагрузка 13, диод 2 и тиристор I первой ячейки, щина 10, ди-од 3 второй ячейки и «минус источника коммутируемого напряжения. Под действием протекающего тока на диоде 2 создается напряжение, которое плюсом прикладывается к базе, а минусом к эмиттеру транзистора б и приоткрывает его. Так как характер вольт-амперной характеристики диода 2 близок к характеру входной характеристики транзистора 6, то линейное нарастание тока нагрузки 13 приводит к уменьщению напряжения эмиттер-коллектор транзистора 6 по закону, близкому к линейному, и соответствующему уменьщению составляющей тока через тиристор, обусловленной током, протекающим от источника напряжения. При токе нагрузки, больщем тока удержания, ток в цепи смещения уменьщается до нуля. В результате ток через тиристор ограничивается только током нагрузки, что способствует повыщению быстродействия. Включение диодов 4 в коллекторные цепи транзисторов 5 позволяет при относительно высоких коммутируемых напряжениях использовать низковольтные биполярные транзисторы, характеризующиеся малььми остаточными напряжениями и хорощими частотными свойствами. В результате обеспечивается дополнительное повыщение быстродействия и уменьщение потерь мощности в расщиренном диапазоне коммутируемых напряжений. Формула изобретения Коммутатор, содержащий источник коммутируемого напряжения, источник напряжения смещения, блок управления с двумя выхода.ми и две ячейки, каждая из которых содержит запираемый тиристор, три диода, два транзистора и два резистора, причем в каждой ячейке первый диод соединен с вторым в последовательную цепочку, включенну:-о встречно-параллельно тиристору, коллектор первого транзистора через первый резистор соединен со своей базой и коллектором второго транзистора, эмиттер которого через второй резистор соединен с эмиттером первого транзистора, база второго транзистора соединена с точкой соединения первого и второго диодов, отрицательный полюс источника напряжения смещения соединен с катодом каждого тиристора и с блоком управления, выходы которого подключены к управляющим электродам соответствующих тиристоров, а выход источника коммутируемого напряжения через нагрузку подключен к точкам соединения первого и второго диодов ячеек, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и уменьшения потерь мощности в расширенном диапазоне коммутируемых напряжений, в каждой ячейке третий диод присоединен анодом к положительному полюсу источника напряжения смещения и катодом к коллектору первого транзистора, а эмиттер второго транзистора соединен с анодом тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

72

0

2

-w