Zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem

Číslo patentu: 252755

Dátum: 15.10.1987

Autor: Patočka Miroslav

Je ešte 9 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález se týká zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkom, jehož první elektroda je připojena na kladnou svorku zdroje stejnosměrného napětí a jehož druhá elektroda je připojena na katodú nulová diody, jejíž anode je připojena na zápornou svorku zdroje etejnosměrného napětí, přičemž katoda nulové diody tvoří výstup spínače.spínač a vypínatelným výkonovým spínacím prvkem sloužík pulsní regulaci elektrické energie ze zdroje stejnosměrného napětí do zátěže. Uvažovaný spínač je zapojen jako jednokvadrentový pulsní měnič, v němž vypínatelný výkonový spínací prvek,ošetřený odlehčovacím obvodem, omezujíoím výkonové ztrátypři jeho vypínání, je zapojen směrem ke kladné svorce zdroje stejnosměrného napětí a nulová dioda je zapojena směrem k záporné svorce zdroje stejnosměrného napětí. Tento spínač je předurčen pro použití ve dvoukvadrantových i čtyřàvadrantových pulsních měničíoh, ve kterých musí spolupracovat se spínačem zrcadlově převráceným, u kterého je vzájemné zaměněna poloha vypínatelného výkonového spínacího prvku a nulově diody.Při spínání a vypínání vypínatelného výkonového spínecího prvku, například bipolárního tranzistoru, unipolárního tranzistoru, nebo vypínatelného tyristoru typu GTO, dochází k jeho výkonovému přetěžování, způsobenému tím, že během vypínací 1 spínací doby se na vypínatelném výkonovém spínacím prvku objavuje současně velké napětí i velký proud. U pulsních měničů.zprecovávajících velké napětí, řádově stovek voltů, a velké proudy, řádově desítek až stovek ampérů, vyvstávají tedy nutně problémy s výkonovou ztrátou na vypínatelném výko 252 755novém spínacím prvku, pracujícím při vysokých přepínacích kmitočtech v oblasti jednotek až desítek kilohertzů. Vypínatelný výkonový apínaoí prvek mívá obvykle vypínací dobu delší než spínaoí dobu a navíc bývá účelné z hlediska jeho spolehlivosti zajistit zánik proudu, protékajíoího vypínatelným výkonovým spínacím prvkom, dříve, než napětí na něm doeáhne příliš velké hodnoty. Potom pro některé aplikace postačí oěetřit vypínatelný výkonový spínaoí prvek odlehčovacím obvodem, omezujícím výkonovou ztrátu pouze při jeho vypínání. Tato snaha vedlake konstrukcí různých odlehčovacích obvodů ztrátových, obsahujícíoh kondenzátory, cívky, odpory, diody, případně i aktivní polovodičová prvky. V těchto odlehčovacíoh obvodech je energie kondenzátorů mařena ve zmíněných odporeoh. Exietují1 bezeztrátové odlehčovací obvody, které však obsahují velký počet prvků, kde aktivní i pasivní polovodičové prvky jsouv nich extrémně namáhány a rovněž 1 doby, potřebné k navrácení odlehčovaoího obvodu do výchozího stavu, bývají dlouhé. U některých odlehěovacích obvodů, obeahujícíoh více kondenzátorů,bývají tyto kondenzátory připojeny k vypínatelnému výkonovámu spínacímu prvku přes různý počet obvodových prvků a tím mají zákonitě v serii za sebou připojeny rozdílné parazitní indukčnoeti, ktoré nedovolují rovnoměrné rozdělení nabíjeoích proudů těchto kondenzátorů. U většiny těchto odlehčovacích obvodů není vyřešena otázka jejich vzájomného ovlivňování ve dvoukvadrantových a čtyřkvadrantových pulsních měničíoh, kde spínač, ošetřený od 1 ehčovacímobvodem, je nucen spolupracovat.se epínačem v zrcadlově převráceně konfiguraoi, t.j. u kterého je vzájemně převrácená poloha vypínatelného výkonového spína oího prvku a nulová diody.Výše uvedené nedostatky.jsou odstraněny u zapojení spínačo s vypínatelným výkonovým apínacím prvkom podle vynálezu,. jehož podstata epočívá v tom, že mezi druhou elektrodu vypí- pnatelněho výkonového spínacího prvku a katodu nulové diody je vřazena oddělovací dioda připojená na druhou elektrodu vypínatelněho výkonového epíneoího prvku svou anodou a svou katodou na katodu nulové diody, přičemž na druhou elektrodu vypínatel 252 755ného výkonového epínacího prvku je připojen odlehčovací dvou» pől svou první svorkou, který je svou druhou avorkou připojen na zápornou evorku zdroje stejnosměrného napětí.Další podstata vynálezu spočívá v tom, že odlehčovecí dvoupől je tvořen první diodou, jejíž katoda je připojena na enodu třetí diody, jejíž katode je připojene přes oívku e e ní v serii zapojený druhý kondenzátor na anodu první diody, jejíž ketode je dále připojene přes první kondenzátor na ketodu druhé diody,jejíž anoda je připojene na spoj mezi cívkou e druhým kondenzátorem, přičemž katoda druhé diody tvoří první evorku odlehčovaoího dvoupőlu a anode první diody tvoří druhou evorku odlehčovacího dvoupőlu.Ještě další podstata vynálezu epočívá v tom, že odlehčovecí dvoupől je tvořen první diodou, jejíž ketoda je připojena na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena přes oívku e s ní v eerii zepojený druhý kondenzátor na anodu první diody,jejíž katoda je dále připojena přes první kondenzátor na katodu druhé diody, jejíž anode je připojene na spoj mezi oívkou e druhým kondenzátorem e jejíž ketode je dále připojene přes odpor na ketodu čtvrté diody, jejíž anoda je připojene na katedu třetí diody, přičemž ketode druhé diody tvoří první svorku odlehčovecího dvoupőlu a anode první diody tvoří druhou svorku odlehčovacího dvoupőlu.y Ještě delší podstata vynálezu pak spočívá v tom, že odlohčovecí dvoupől je tvořen první diodou, jejíž katoda je připojene přes cívku na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena přes druhý kondenzátor na anodu první diody, ke které je dále připojena anoda čtvrté diody, jejíž katode je připojene přes odpor na anodu třetí diody, jejíž ketoda je dále připojena na enodu druhé diody, jejíž katoda je připojene přes první kondenzátor na ketodu první diody, přičemž katode druhé diody tvoří první svorku odlehčovacího dvoupőlu e enoda první diody tvoří druhou svorku odlehčoveoího dvoupőlu.U řešení zapojení podle vynálezu je spínač s vypínatelným výkonovým spínecím prvkom vybaven bezeztrátovým odlehčovaoímdvoupőlem, omezujíoím výkonové ztráty ve vypínatelném výkonověm spíneoím prvku při jeho vypínání. Výhodou rovněž je přítomnost oddělovací diody, která zabraňuje nabíjení prvního kondenzátoru a druhého kondenzátoru odlehčovacího dvoupőlupři spolupráci spínače podle vynálezu se spínačem zrcedlově převráceným při provozu ve dvoukvadrantových nebo čtyřkvadrantových pulaích měničíoh. Další výhoda zapojení spínače podle vynálezu spočívá v tom, že při vypínání vypínatelného výkonového spíneoího prvku přestává proud zátěže protéket tímto vy-d pínatelným výkonovým spínacím prvkem a začíná protéket prvním kondenzátorem přes první diodu e druhým kondenzátorem přes druhou diodu odlehčovecího dvoupőlu směrem ze záporné svorky zdroje stejnosměrného napětí. První kondenzátor i druhý kondenzátor mají s výhodou stejně velkou kapacitu a protože proud zátěže protěká přes odlehčovací dvoupől dvěma elektricky 1 prosto~ rově shodnými paralelními cestami, vždy přes shodný počet prvků,které prakticky mají i stejnou parezitní indukčnost, je jeho rozdělení při průtoku prvním kondenzátorem a druhým kondenzátorem rovnoměrné. Ze velkou výhodu zapojení podle vynálezu lze rovněž považovat i skutečnost, že při vypnutí vypínatelnáho výkonového spíneoího prvku precují vlastně první kondenzátori druhý kondenzátor parelelně, tudíž je jejich efektivní kapacita dvojnásobne a naopak při sepnutí vypínetelného výkonového spíneoího prvku dochází k nabíjení prvního kondenzátoru i dru~ hého kondenzátoru sinusovým rezonančním proudovým půlkmitem přes třetí diodu e cívku tak, že první kondenzátor i druhý kondenzátor jsou zapojeny v serii a jejich výsledná kapacitaje tedy poloviční oproti kepecitě každého jednotlivého kondenzátoru. Výsledkom je velmi výhodný poměr efektivní kapacitypři vypnutí vypínetelného výkonového spínecího prvku vůči efektivní kepeoitě při jeho sepnutí o velikosti čtyři ku jednéa tudíž je minimalizováns amplitude sinusového rezonančního proudového půlkmitu při zachování krátké doby trvání tohoto einusového rezonančního proudového půlkmitu. Proto i přídavné proudové namáhání vypínatelného výkonového spínacího prvku tímto sinusovým rezonančním proudovým půlkmitem je malé. Další výhodou

MPK / Značky

MPK: H03K 17/12, H03K 17/04, H02M 3/335

Značky: zapojení, spínače, prvkem, výkonovým, vypínatelným, spínacím

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/17-252755-zapojeni-spinace-s-vypinatelnym-vykonovym-spinacim-prvkem.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem</a>

Podobne patenty