ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ

ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ


RU (11) 2118696 (13) C1

(51) 6 F02P3/04, F02P3/08, H03K17/60 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97106847/06 
(22) Дата подачи заявки: 1997.04.25 
(45) Опубликовано: 1998.09.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU, патент, 2020258, кл. F 02 P 3/04, 1994. SU, патент, 550994, кл. F 02 P 3/08, 1977. 
(71) Заявитель(и): Калашников Юрий Дмитриевич 
(72) Автор(ы): Калашников Юрий Дмитриевич 
(73) Патентообладатель(и): Калашников Юрий Дмитриевич 

(54) ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электронных системах зажигания двигателей внутреннего сгорания. Ключ содержит транзистор, трансформатор обратной связи, первая обмотка которого включена в выходную цепь транзистора, а вторая включена между его базой и эммиттером, и ключевой элемент с односторонней проводимостью, управляющий электрод которого соединен со схемой контроля тока нагрузки транзистора, и отличается тем, что трансформатор обратной связи снабжен третьей обмоткой, включенной в выходную цепь элемента с односторонней проводимостью, а схема контроля тока нагрузки снабжена измерительным сопротивлением, соединенным последовательно с первой обмоткой трансформатора. Изобретение позволяет повысить экономичность и надежность работы электронного ключа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в коммутаторах систем зажигания двигателей внутреннего сгорания.

К недостаткам транзисторных систем зажигания двигателей внутреннего сгорания относится невысокая надежность работы выходных каскадов коммутаторов. Электронные ключи, входящие в состав коммутаторов, как правило, не обладают достаточно высокими динамическими характеристиками и не имеют защиты от перегрузки по току. Проблема повышения надежности и экономичности работы транзисторных ключей особенно актуальна для систем зажигания с формированием длительного разряда за счет многократного подключения первичной обмотки катушки зажигания к выходу повышающего преобразователя напряжения (патент РФ 2020258, кл. F 02 P 3/04, 1994). Транзисторные ключи коммутатора и преобразователя напряжения работают на индуктивную нагрузку с высокой частотой, что является причиной больших динамических потерь. Величина тока через ключи ограничивается только длительностью их открытого состояния.

Время переключения транзистора из одного состояния в другое может быть уменьшено путем использования трансформатора обратной связи (патент СССР 550994 кл. F 02 P 3/08, 1977). Электронный ключ, использованный в преобразователе напряжения данной системы зажигания, снабжен тиристором, который шунтирует база-эмиттерный переход выходного транзистора при увеличении тока нагрузки до заданного уровня. К недостаткам ключа относится то, что ток нагрузки контролируется косвенно, по падению напряжения в цепи база-эмиттер выходного транзистора. Это приводит к тому, что самоотключение ключа может произойти в очень широком диапазоне значений тока нагрузки. Кроме того, падение напряжения на открытом тиристоре сопоставимо с падением напряжения на переходе база-эмиттер транзистора, а следовательно, запирание транзистора будет недостаточно эффективным.

Задачей изобретения является повышение экономичности и надежности работы электронного ключа. Это в свою очередь позволяет повысить надежность коммутатора или преобразователя напряжения.

Поставленная задача решается путем того, что в электронном ключе, содержащем транзистор, трансформатор обратной связи, первая обмотка которого включена в выходную цепь транзистора, а вторая - включена между его базой и эмиттером, и ключевой элемент с односторонней проводимостью, управляющий электрод которого соединен со схемой контроля тока нагрузки транзистора, трансформатор обратной связи снабжен третьей обмоткой, включенной в выходную цепь элемента с односторонней проводимостью, а схема контроля тока нагрузки снабжена измерительным сопротивлением, соединенным последовательно с первой обмоткой трансформатора. Описанный электронный ключ может быть включен в систему зажигания двигателя внутреннего сгорания между индуктивной нагрузкой и источником питания.

Отличительные признаки изобретения позволяют повысить статические и динамические характеристики ключа. В открытом состоянии транзистор находится в режиме глубокого насыщения, ток его нагрузки пропорционален току базы, а следовательно, статические потери являются минимальными. За счет третьей обмотки транзистор надежно закрывается при заданном токе нагрузки, процесс переключения транзистора из одного состояния в другое значительно ускоряется, а следовательно, уменьшаются динамические потери.

Для электронных схем, работающих в широком диапазоне температур, целесообразно снабжать схему контроля тока нагрузки делителем напряжения с температурной компенсацией, включенным между измерительным резистором и управляющим электродом ключевого элемента с односторонней проводимостью, выполненного в виде тиристора. Это дает возможность уменьшить температурный дрейф значения тока, при котором происходит самоотключение электронного ключа.

Целесообразно также выполнять третью обмотку трансформатора обратной связи с числом витков, по меньшей мере в два раза большим числа витков второй обмотки, а число витков второй обмотки - равным числу витков первой обмотки, умноженному на коэффициент усиления транзистора по току в ключевом режиме. Этим достигается гарантированное запирание транзистора, высокая скорость его переключения из одного состояния в другое, и требуемая степень насыщения в открытом состоянии.

На чертеже представлена электрическая схема ключа, запуск которого осуществляется с помощью блокинг-генератора.

Ключ содержит выходной транзистор 1, в коллекторную цепь которого включена нагрузка 2, трансформатор 3 обратной связи с обмотками 4, 5 и 6, тиристор 7 и схему 8 контроля тока нагрузки транзистора. Схема 8 содержит измерительный резистор 9, делитель напряжения на резисторах 10, 11, диод 12, предназначенный для термокомпенсации, и токоограничивающий резистор 13. Первая обмотка 4 трансформатора и измерительный резистор 9 включены последовательно в эмиттерную цепь транзистора 1. Вторая обмотка 5 трансформатора включена между эмиттером и базой транзистора 1, а третья обмотка 6 - включена между базой транзистора 1 и анодом тиристора 7. К выводам обмотки 5 подключен резистор 14.

Число витков обмотки 5 может быть определено по формуле



где

Vбэ - падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора;

tи - длительность отпирающего импульса, достаточная для нарастания тока в коллекторной цепи ключа до требуемого значения;

Sст - сечение стали магнитопровода трансформатора 3 обратной связи;

B- перепад индукции в магнитопроводе трансформатора 3.

Число витков обмотки 4 может быть определено по формуле

Wэ = Wб/hнас,

где

hнас - коэффициент усиления транзистора по току в ключевом режиме (статический коэффициент передачи транзистора по току).

Число витков третьей обмотки определяется неравенством Wт > 2Wб,

Блокинг-генератор содержит транзистор 15, генераторную обмотку 16, размещенную на сердечнике трансформатора 3, конденсатор 17, диод 18, стабилитрон 19 и резисторы 20 - 24. Вход 25 управления электронным ключом соединен через резистор 26 с управляющим электродом тиристора 7.

Электронный ключ работает следующим образом.

При подключении схемы к источнику питания импульс тока через заряжающийся конденсатор 17 поступает в обмотку 6 трансформатора 3 и в базовую цепь выходного транзистора 1. Блокинг-генератор запускается и в случае, если тиристор 7 закрыт, транзистор 1 открывается. Напряжение, генерируемое в обмотке 5, прикладывается к база-эмиттерному переходу транзистора 1 в прямом направлении и ускоряет процесс его отпирания. Индуктивная нагрузка 2 подключается к источнику питания, и ток в выходной цепи транзистора 1 увеличивается. С увеличением тока через обмотку 4 трансформатора обратной связи увеличивается также ток в базовой цепи транзистора 1.

Падение напряжения на измерительном резисторе 9 через делитель напряжения на резисторах 10 и 11 подается на управляющий электрод тиристора 7. Когда ток в эммитерной цепи транзистора 1 достигает заданной величины, тиристор 7 открывается и шунтирует цепь управления транзистором 1. Ток, протекающий через обмотки 6 и 4, уменьшается, ЭДС, генерируемая в обмотке 5 трансформатора, меняет направление, и транзистор 1 за счет лавинообразного процесса закрывается. После этого тиристор 7 запирается импульсом обратного напряжения, и процесс отпирания и запирания выходного транзистора 1 повторяется.

В случае, если на вход 25 ключа подается положительный потенциал, тиристор 7 постоянно находится в открытом состоянии. При этом блокинг-генератор продолжает работать, однако напряжение на база-эмиттерном переходе транзистора 1 остается недостаточным для его открывания. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Электронный ключ, содержащий транзистор, трансформатор обратной связи, первая обмотка которого включена в выходную цепь транзистора, а вторая включена между его базой и эмиттером, и ключевой элемент с односторонней проводимостью, управляющий электрод которого соединен со схемой контроля тока нагрузки транзистора, отличающийся тем, что трансформатор обратной связи снабжен третьей обмоткой, включенной в выходную цепь элемента с односторонней проводимостью, а схема контроля тока нагрузки снабжена измерительным сопротивлением, соединенным последовательно с первой обмоткой трансформатора.

2. Ключ по п.1, отличающийся тем, что ключевой элемент с односторонней проводимостью выполнен в виде тиристора, а схема контроля тока нагрузки снабжена делителем напряжения с температурной компенсацией, включенным между измерительным сопротивлением и управляющим электродом тиристора.

3. Ключ по п.1 или 2, отличающийся тем, что третья обмотка трансформатора обратной связи выполнена с числом витков, по меньшей мере в два раза большим числа витков второй обмотки.

4. Ключ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что вторая обмотка трансформатора обратной связи выполнена с числом витков, равным числу витков первой обмотки, умноженному на коэффициент усиления транзистора по току в ключевом режиме.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru