Транзисторна ключова схема

Реферат: Транзисторна ключова схема належить до електротехніки і може бути використана в електронних пристроях, що забезпечують комутацію активних і активно-індуктивних навантажень (електромагніт, кроковий двигун або нагрівальний елемент). Транзисторна ключова схема містить трансформатор струму, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції, протифазно підключені до база-емітерних переходів транзисторів, через які навантаження підключене до джерела живлення. Причому перехід колектор-емітер кожного транзистора включений в ланцюг навантаження через свою обмотку позитивного зворотного зв'язку, при цьому первинна обмотка трансформатора струму має відвід від середньої точки. Резистор сполучений першим виводом з одним із полюсів джерела живлення керування, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа керування. До середньої точки первинної обмотки приєднано другий вивід ключа керування. З першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічно-послідовно включених діодів, приєднаних паралельно первинній обмотці трансформатора. Другий вивід резистора підключено до відповідного крайнього виводу первинної обмотки трансформатора, а також в ланцюг навантаження паралельно транзисторам з обмотками позитивного зворотного зв'язку підключений вузол приглушення пульсацій. Вузол складається із зустрічно включеного діода і обмежувача напруги, при цьому паралельно діоду підключений резистор, а обмежувачу напруги - конденсатор. Технічним результатом є підвищення надійності, ККД і спрощення пристрою. UA 97718 C2 (12) UA 97718 C2 UA 97718 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до електротехніки і може бути використаний в електронних пристроях, що забезпечують комутацію активних і активно-індуктивних навантажень (електромагніт, кроковий двигун або нагрівальний елемент). Відомий транзисторний ключ, що містить перший і другий діоди, перший, другий, третій і четвертий резистори, блок порівняння, логічний елемент АБО, трансформатор струму, перший і другий транзистори. При цьому перша вихідна шина сполучена з початком першої обмотки трансформатора струму, кінець якої підключений до колектора першого транзистора і другої вихідної шини. Початок третьої обмотки трансформатора струму сполучений з першим виводом першого резистора, база і емітер другого транзистора відповідно підключені до першого і другого виводам другого резистора, перший вхід блока порівняння сполучений з шиною джерела опорної напруги, а другий вхід - з другим виводом першого резистора і через третій резистор - з емітером другого транзистора і загальною шиною, яка підключена до анодів першого і другого діодів. Вихід блока порівняння сполучений з першим входом елемента АБО, другий вхід якого підключений до вхідної шини, а вихід - до бази другого транзистора, колектор якого сполучений з катодом першого діода і початком третьої обмотки трансформатора струму, катод другого діода підключений до кінця третьої обмотки трансформатора струму і через четвертий резистор - до шини джерела живлення [Авторське свідоцтво СРСР № 972665, кл. Н03К 17/60, 1982]. Недоліками даного пристрою є обмежена область застосування із-за роботи пристрою в однотактному режимі, що призводить до обмеження часу робочого циклу, а також вимога обов'язкової наявності зовнішнього генератора управління пристроєм, який формує частоту, що призводить до ускладнення і, як наслідок, до зменшення надійності, а також до збільшення габаритних розмірів пристрою. Найбільш близькою до запропонованого по технічному рішенню і результату, що досягається, є транзисторна ключова схема, що містить трансформатор струму, до крайніх виводів вторинної обмотки якого підключені бази паралельно включених один одному транзисторів, емітери яких сполучені з відводом від середньої точки вторинної обмотки і одним з полюсів головного джерела живлення, до другого полюса якого, через навантаження і незалежні додаткові обмотки позитивного зворотного зв'язку підключені колектори транзисторів, при цьому до крайніх виводів первинної обмотки трансформатора підключені відповідно перші виводи ключів, другі виводи яких підключені до середньої точки первинної обмотки трансформатора через послідовно сполучений конденсатор і резистор, а паралельно цьому послідовному ланцюжку включені послідовно сполучені джерело живлення і резистор. [Патент Японії № 59-21224 кл. Н03К 17/60, 1984]. Недоліками такого пристрою є наявність зовнішнього генератора, який керує роботою ключів, а також низький коефіцієнт корисної дії (ККД) пристрою, визначений наявністю протікання струму управління в первинній обмотці, рівному струму навантаження, забезпечує комутацію транзисторів при протіканні через них і обмотки позитивного зворотного зв'язку струмів навантаження. Задача винаходу - підвищення надійності, ККД і спрощення пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в транзисторній ключовій схемі, що містить трансформатор струму, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції, протифазно підключені до база-еміттерних переходів транзисторів, через які навантаження підключене до джерела живлення, причому перехід колектор-емітер кожного транзистора включений в ланцюг навантаження через свою обмотку позитивного зворотного зв'язку, при цьому первинна обмотка трансформатора струму має відведення від середньої точки, резистор сполучений першим виводом з одним полюсом джерела живлення управління, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа управління, до середньої точки первинної обмотки приєднані другий вивід ключа управління з першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічно-послідовно включених діодів, приєднаних паралельно первинній обмотці трансформатора, а другий вивід резистора підключено до відповідного крайнього виводу первинної обмотки трансформатора, а також в ланцюг навантаження паралельно транзисторам з обмотками позитивного зворотного зв'язку підключений вузол приглушення пульсацій, що складається із зустрічно включеного діода і обмежувача напруги, при цьому паралельно діоду підключений резистор, а обмежувачу напруги - конденсатор. На кресленні приведена транзисторна ключова схема. Пристрій містить трансформатор струму 1, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції 2 і 3, протифазно підключені до база-емітерних переходів транзисторів 4 і 5, через які навантаження 6 підключене до джерела живлення 7, причому перехід колектор-емітер кожного з транзисторів 4, 5 включений в ланцюг навантаження 6 через 1 UA 97718 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 свою обмотку позитивного зворотного зв'язку 8 і 9, при цьому первинна обмотка 10 трансформатора струму 1 має відвід від середньої точки, резистор 11 сполучений першим виводом з одним полюсом джерела живлення управління 12, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа управління 13, до середньої точки первинної обмотки 10 приєднані другий вивід ключа управління 13, з першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічно-послідовно включених діодів 14 і 15, приєднаних паралельно первинній обмотці 10 трансформатора 1, а другий вивід резистора 11 підключений до відповідного крайнього виводу первинної обмотки 10 трансформатора 1, а також в ланцюг навантаження 6 паралельно транзисторам 4 і 5 з обмотками позитивного зворотного зв'язку 8 і 9 підключений вузол приглушення пульсацій 16, що складається із зустрічно включених діода 17 і обмежувача напруги 18, при цьому паралельно діоду підключений резистор 19, а обмежувачу напруги конденсатор 20. Пристрій працює таким чином. У початковому стані ключ управління 13 відкритий і через нього по частині первинної обмотки 10 протікає струм, обмежений резистором 11 і електрорушійною силою (ЕРС) джерела живлення управління 12, при цьому транзистори 4, 5 закриті. При надходженні сигналу управління ключ управління 13 закривається і в обмотках 2, 3 трансформатора струму 1 наводиться ЕРС самоіндукції, що викликає протікання струму в базовому ланцюзі транзистора 5, який починає відкриватися. Внаслідок чого в ланцюзі навантаження 6 протікає струм, обмежений активним опором навантаження 6 і ЕРС джерела живлення 7. Наявність обмотки позитивного зворотного зв'язку викликає збільшення струму в базовому ланцюзі транзистора 5, що приводить до його лавиноподібного відкриття. Цей процес триває в перебігу часу, визначеного вольт-секундною характеристикою трансформатора струму 1, після чого струм в базовому ланцюзі відкритого транзистора починає зменшуватися, що приводить до зміни полярності на обмотках 2, 3 трансформатора струму 1 і відкриттю протифазно включеного транзистора 4. При включенні транзисторів 4, 5 для компенсації затримки наростання струму в навантаженні 6, із-за її індуктивного характеру, а також для забезпечення режиму безперервного протікання струму в навантаженні 6, паралельно транзисторам 4, 5 з обмотками позитивного зворотного зв'язку 8, 9 підключений вузол приглушення пульсацій 16, що складається з послідовного ланцюжка RC, при цьому паралельно резистору 19 включений діод 17, а паралельно конденсатору 20 - обмежувач напруги 18. Включення діода 17 вибирається таким, щоб при відкритті транзисторів 4, 5 він був закритий, і конденсатор 20 розряджався через транзистори 4, 5 струмом, обмеженим резистором 19, а при закритті транзисторів 4, 5 - струм навантаження через діод 17 заряджав конденсатор 20 тим самим забезпечуючи режим безперервного протікання струму в навантаженні 6. Для забезпечення захисту транзисторів 4, 5 від пробою високою напругою, викликаного відключенням індуктивного навантаження 6, служить обмежувач напруги 18, включений паралельно конденсатору 20. Так процес протікатиме доти, поки не відкриється ключ управління 13, який зашунтує первинну обмотку 10 через діоди 14 і 15, внаслідок чого на всіх обмотках трансформатора струму 1 з'явиться напруга, близька до нуля, що приведе до швидкого замикання, через низький активний опір обмоток, головних транзисторів 4, 5 і припиненню протікання струму в навантаженні 6. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 Транзисторна ключова схема, що містить трансформатор струму, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції, протифазно підключені до база-емітерних переходів транзисторів, через які навантаження підключене до джерела живлення, причому перехід колектор-емітер кожного транзистора включений в ланцюг навантаження через свою обмотку позитивного зворотного зв'язку, при цьому первинна обмотка трансформатора струму має відвід від середньої точки, резистор, сполучений першим виводом з одним із полюсів джерела живлення керування, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа керування, який відрізняється тим, що до середньої точки первинної обмотки приєднані другий вивід ключа керування, з першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічно-послідовно включених діодів, приєднаних паралельно первинній обмотці трансформатора, а другий вивід резистора підключено до відповідного крайнього виводу первинної обмотки трансформатора, а також в ланцюг навантаження паралельно транзисторам з обмотками позитивного зворотного зв'язку підключений вузол приглушення пульсацій, що складається із зустрічно включених діода і обмежувача напруги, при цьому паралельно діоду підключений резистор, а обмежувачу напруги - конденсатор. 2 UA 97718 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3