SU843234A1 - Магнитно-транзисторный ключ - Google Patents

Description

(54) МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Устройство содержит шину 1 отрицательного питани , шину 2,, объедин юшую базы силовых транзисторов, шину 3, объедин юшую выходы  чеек, шину 4 положительного питани , нагрузку 5, силовые транзисторы 6 и 7 первой и последней  чеек, коммутируюшие диоды 8 и 9 первой и последней  чеек, первичные обмотки 10 и 11 трансформаторов первой и последней  чеек, первый ключ 12 с вентильной проводимостью, первые вторичные обмотки 13 и 14 трансформаторов пер- . вой и последней  чеек, шунтируюший транзистор 15, резистор 16, инвертор 17, резисторы 18 и 19, второй ключ 20 с вентильной проводимостью, вторые вторичные обмотки трансформаторов 21 и 22 первой и последней  чеек, резистор 23, входной инвертор 24 -и резистор 25.

Ключевое устройство образовано несколькими  чейками, из которых показаны перва  и последн  . Выходна  цепь ключевого устройства заключена между общей шиной 1 и шиной 3. В указанных  чейках эмиттеры силовых транзисторов 6 и 7 непосредственно соединены с шиной 1, базы непосредственно соединены с шиной 2, а коллекторы через первичные обмотки 10 и 11 трансформаторов соединены с шиной 3, и через коммутирующие диоды 8 и 9 с шиной 4. Первые вторичные обмотки 13 и 14 трансформаторов соединены последовательно друг с другом и с первым ключом 12, выполненным в виде последовательно соединенных диода и выходной цепи транзистора. Эта последовательна  цепь подключена одним выводом к шине 2, объедин ющей базы силовых транзисторов 6 и 7, а вторым выводом к шине 1. Вторые вторичные обмотки 21 и 22 соединены последовательно друг с другом и со вторым ключом 20 с вентильной проводимостью, также выполненным в виде последовательно соединенных диода и выходной цепи транзистора . Один вывод этой последовательной цепи подключен .к тине 2, а другой вы-вод к тине 1.

Кроме того шина 2, объедин юша  базы силовых транзисторов, соединена с шиной 1 через выходную цепь шунтирующего транзистора 15. Необходимые коммутации в схеме осуществл ютс  при помощи инверторов 24 и 17 и токоограничивающих резисторов 16, 18, 19, 23 и 25.

При поступлении сигнала положительной пол рности, на базу инвертора 24, последний отпираетс , перевод  второй ключ 20, шyнtиpyющий транзистор 15 и инвертор 17, в запертое состо ние. При этом ток через токоограничивающий резистор 18 поступает в базу транзистора первого ключа с вентильной проводимостью и переводит его в открытое состо ние. Кроме того, этот ток поступает по шине 2 в базы силовых транзисторов

6 и 7 и за счет положительной обратной св зи, осушествл емой первыми вторичными обмотками 13 и 14 трансформаторов, силовые транзисторы 6 и 7 лавинообразно перевод тс  в режим насыщени .

В режиме насыщени  между общим током обмоток 13 и 14, поступающим в базы транзисторов, и коллекторным током каждого силового транзистора,  вл ющимс  также током первичных обмоток 10 и И, существует пропорциональна  св зь, а коэффициентом пропорциональности служит отношение числа витков обмоток 10 и 13, 11 и 14. При идентичности трансформаторов

0  чеек колле,ктОрные токи силовых транзисторов принудительно устанавливаютс  одинаковыми .

При исчезновении сигнала положительной пол рности на входе ключевого устройства инвертор 24 запираетс . Это приводит

5 к тому, что запираетс  первый ключ и отпираетс  шунтирующий транзистор и второй ключ. При этом ток, протекающий по последовательной цепи, состо щей из обмоток 13 и 14 и первого ключа, прекращаетс ,

0 и начинает протекать ток по последовательной цепи, включающей обмотки 21 и 22 и второй ключ. Этот ток  вл етс  запирающим дл  силовых транзисторов 6 и 7, поэтому после рассасывани  избыточных зар дов, силовые транзисторы запираютс . На этапе

5 рассасывани  коллекторные токи силовых транзисторов остаютс  пропорциональными общему току обмоток 21 и 22, а коэффициентом пропорциональности служит отношение числа витков обмоток 10 и 21, 11 и 22.

0 При идентичности трансформаторов  чеек коллекторные токи транзисторов принудительно выравниваютс .

Из-за технологического разброса параметров длительность этапа рассасывани  дл  силовых транзисторов различных  чеек

5 неодинакова. Поэтому какие-то из силовых транзисторов выключаютс  раньше, а какието позже. Предположим, что первым запираетс  транзистор 7 последней  чейки, однако из-за того, что ток по вторичной обмотке 22 продолжает протекать, ток через обмотку

0 11 также не может прекратитьс . Поэтому возникаюша  на обмотке 11 ЭДС отпирает коммутирующий диод 9, и ток замыкаетс  через диод 9 и нагрузку 5. При этом общий ток нагрузки несколько уменьшаетс . Проис5 ходит это по следующим причинам. Как уже отмечалось, на обмотке 11 по вл етс  ЭДС, противоположна  по знаку напр жению, существовавшему на этой обмотке до запирани  транзистора 7, а по величине равна  примерно напр жению питани  Е,. Это нап0 р жение трансформируетс  в обмотку 22. Однако общее падение напр жени  на последовательно соединенных обмотках 21- и 22 остаетс  неизменным. Поэтому возрастает напр жение на обмотках 21 и аналогич5 ных обмотках других  чеек, а это возросшее напр жение, в свою очередь, трансформируетс  в обмотки 10 с той же пол рностью, котора  существовала на этих обмотках до

выключени  транзистора 7, при этом потенциал шины 3 возрастает, т.е. уменьшаетс  ток нагрузки.

Таким же образом устройство функционирует и при выключении остальных силовых транзисторов. При выключении отдельных транзисторов отсутствуют перегрузки по току транзисторов остающихс  включенными так как, во-первых, ток выключившегос  транзистора берет на себ  коммутирующий диод, и, во-вторых, общий ток нагрузки уменьшаетс .

После выключени  всех силовых транзисторов энерги , накопленна  в трансформаторах  чеек, выводитс  через коммутирующие диоды и нагрузку 5.

Шунтирующий транзистор 15 предназначен дл  создани  пути тепловому току транзисторов во врем  их запертого состо ни .

Принцип действи  устройства не измен етс , если второй вывод последовательной цепи, состо гЦей из первых вторичных обмоток 13 и 14 и первогр ключа с вентильной проводимостью подключить к шине 3. При этом второй ключ с вентильной проводимостью может быть выполнен в виде цепочки последовательно включенных диодов , второй вывод которой может быть соединен как с шиной 1, так и с шиной 3. Такие варианты схемы позвол ют поддерживать силовые транзисторы в режиме насыщени  током,  вл ющимс  частью тока нагрузки , и поэтому  вл ютс  наиболее выгодт ными энергетически.

Первый ключ с вентильной проводимостью может быть также выполнен в виде цепочки последовательно включенных диодов , при этом принцип действи  устройства не измен етс .

Таким образом, в сравнении с известным предложенное устройство проще, так как в каждой  чейке содержит только один транзистор - силовой и  вл етс  более надежным , так как при одновременной рабо.те  чеек обеспечиваетс  принудительное выравнивание токов силовых транзисторов, а при выключении исключаютс  токовые пере , грузки отдельных силовых транзисторов.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовые транзисторы, диоды, трансформаторы с вторичными обмотками положительной и отрицательной обратной св зи и два ключа с вентильной проводимостью, эмиттеры силовых транзисторов подключены к первой щине питани , коллекторы через

   первичные обмотки трансформаторов Подключены к общей нагрузке, вторичные обмотки положительной обратной св зи трансформаторов соединены согласно-последовательно с первым ключом с вентильной проводимостью и образуют первую цепь, отличающийс-  тем, что, с целью упрощени  и повышени  надежности, базы силовых транзисторов объединены перва  цепь включена последовательно с базо-эми гтерными переходами силовых транзисторов, вторичные обмотки отрицательной обратной св зи и второй ключ с вентильной проводимостью соединены согласно-последовательно во вторую цепь и ее выводы подключены к базоэмиттерным переходам силовых транзисторов, а каждый диод включен встречно между коллектором силового транзистора и второй шиной питани .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 5 1. Устройства вторичных источников питани  РЭА, МДНТП, 1976, с. 142, рис. 2.
2. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2681135/18-21, кл. Н 03 К 17/60.