169089. lajstromszámú szabadalom • Elektronikus kapcsoló
3 169089 4 fonással sorba kapcsolva, hogy az egyik vezérlőkapcsoló az egyenfeszültségforrás pozitív pólusához, a másik vezérlőkapcsoló a negatív pólusához csatlakozik. Minden egyes vezérlőkapcsoló bemenetét ellenállásból és diódából álló soros áramkör köti össze a megfelelő vezérlőfeszültségforrással. Ennek a vezérlőáramkörnek több hátránya van. Először is jelentős az anyaghányad, mivel két tranzisztort, két diódát, egy egyenfeszültségforrást és két vezérlőfeszültségforrást igényel. A vezérlőkapcsolókkal sorbakapcsolt ellenállások terhelik a vezérlőkört. Az áramforrások nincsenek galvanikusan elválasztva a jeláramkörtől, így a földelési pont nem választható szabadon. A szimmetria fenntartása a két vezérlőkapcsoló egyidejű működtetése mellett csak többletráfordítással valósítható meg. Cél a találmánnyal az alkatrészköltségek és a teljesítményszükséglet csökkentése. Evégből olyan vezérlőáramkört kell létrehozni előfeszített diódás hidat tartalmazó elektronikus kapcsoló működtetésére, amelynek veszteségi teljesítménye kicsi, és amely a vezérlőfeszültségforrást a kapcsolandó jelteljesítménynél kisebb teljesítményre veszi igénybe. E feladatot a találmány értelmében olyan vezérlőkapcsolással oldjuk meg, amelynél a vezérlőkapcsolást a vezérlőfeszültségforrás és azzal sorbakapcsolt kapcsolótulajdonságú félvezető képezi, a félvezető vezérlőelektródája közvetve a vezérlőfeszültségforrásra csatlakozik. A vezérlőfeszültség-forrásnak a félvezetővel ellentétes pontját ellenállás köti össze a félvezető elem vezérlőbemenetével. Előnyös, hogy a vezérlőfeszültség-forrás nem csak mint energiaforrás, hanem a kapcsolótulajdonságú félvezető vezérlésére is szolgál. Veszteségi teljesítmény csak a vezérlőfeszültség-forrás belső ellenállásán és a félvezető elemen lép fel. Mindkettő olyan kisohmos lehet, hogy a veszteség elég kicsi marad. Az ellenállás a félvezető elemnek megfelelően, a legnagyobb kapcsolandó jeláramra van méretezve. A találmány szerinti megoldás további kialakításánál a vezérlőfeszültség-forrást kimenőtranszformátorral ellátott impulzusforrás alkotja. Ily módon az impulzusforrás galvanikusan független a jeláramkörtől. A vezérlőfeszültség-forrás lehet egyenfeszültség-átalakító is például ellenütemű átalakító. A kapcsoló tulajdonságú félvezető tranzisztor amelynek a kollektor-emitter szakasza van a kimenőtranszformátor szekunder tekercsével sorba kötve. A tranzisztor bázis-emitter szakaszával párhuzamosan kapcsolt ellenállás kikapcsolásnál a meredek lefutás elérésére szolgál, ezenfelül az első ellenállással feszültségosztót képez megakadályozva a szekundertekercs túlfeszültségeinek káros hatását a bázisra. Kapcsoló tulajdonságú félvezető elemként tirisztor is alkalmazható. A találmány további részleteit a rajz alapján ismertetjük, amelyen példakénti kiviteli alakot tüntettünk föl. A rajzon: az 1. ábra elektronikus kapcsoló kapcsolási rajza a vezérlőkapcsolás blokkrajzával. A 2. ábra a vezérlőkapcsolás kapcsolási rajza. 5 Az 1. ábrán bemutatott elektronikus kapcsoló 1,2,3,4, diódákból álló hídkapcsolás, amelyet 8. vezérlőáramkör vezérel és amelynek diódái 5.egyenfeszültség-forrásról 6,7 ellenállásokon'át kapnak záróirányú előfeszültséget. A 8. vezérlőin áramkör az előfeszültség-forrással párhuzamosan a közös anód, közös katód közötti hídátlóra csatlakozik. A híd másik átlójára 10 jelfeszültségforrásból és 11. terhelő ellenállásból álló soros kör kapcsolódik. A 8 vezérlőáramkör 9 vezérlőfeszült-15 ség-forrás és kapcsoló tulajdonságú 12 félvezető elem soros kapcsolásából és 13 ellenállásból áll, amely a kapcsolótulajdonságú 12 félvezető vezérlő bemenete és a 9 vezérlőfeszültség-forrásnak a kapcsolótulajdonságú 12 félvezetővel ellentétes pontja 20 közé van kapcsolva. A 2. ábrán látható 9. vezérlőfeszültség-forrás 15 kimenőtranszformátorral ellátott 14 impulzusforrás. A kapcsolótulajdonságú félvezető elem 16 tranzisztor, amelynek a kollektor-emitter szakasza van a 15 kimenőtranszfor-25 mátor szekundertekercsével sorbakapcsolva. A 16 tranzisztor bázisát 17 ellenállás köti össze a tranzisztor emitterével. A 16 tranzisztor bázisa 13 ellenálláson át van összekötve a 15 kimenőtranszformátor szekundertekercsének a tranzisztorral el-30 lentétes pontjával. Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén a 16 tranzisztor NPN tranzisztor, amelynek kollektora a híd közös katódpontjával, emittere a kimenőtranszformátor szekundertekercsén át a diódahíd anódpontjával van összekötve. 35 PNP tranzisztor alkalmazása esetén a polaritások megfordulnak, így a kollektor az anódponttal lesz összekötve. A találmány szerinti elektronikus kapcsoló pél-40 dakénti kiviteli alakjának működése a következő: A kapcsoló nyitva van, ha a 14 impulzusforrás ki van kapcsolva. Ekkor a 15 transzformátor szekunder tekercsén nincs vezérlőfeszültség, illetve ve-45 zérlőimpulzus. Az 1—4 diódákat az 5 egyenfeszültség-forrás feszültsége lezárva tartja. Mivel az 1—4 diódák záróárama elhanyagolhatóan kicsi a hídátló pontjai között csaknem a teljes egyenfeszültség megjelenik. Az egyenfeszültség legalább akkora, 50 mint a zárandó jelfeszültség csúcsértéke. Bár a 16 tranzisztoron megjelenik az 5 egyenfeszültség-forrás feszültsége, mégis zárva marad mert nincs bázisáram. Zárt a kapcsoló, ha a 14 impulzusforrás be van kapcsolva. Ekkor a 15 transzformátor szekun-55 der tekercsén vezérlőfeszültség, illetve vezérlőimpulzus van. A 2. ábrán látható esetben a szekundertekercs mínusszal jelölt vége a 16 tranzisztor emitterére, a plusszal jelölt vége az 1,3 diódák anódpontjára van kötve. A 16 tranzisztort a 13 ellen-60 állás útján nyitjuk, úgy, hogy a szekunder tekercsben indukált vezérlőáram az 1,2 diódán, a 3,4 diódán és a 16 tranzisztoron át folyik. A 6,7 ellenállások olyan nagy értékűek, hogy az ezeken átfolyó vezérlőáramrész elhanyagolhatóan kicsi. 65 Másrészt a 6, 7 ellenállások értéke mégis elég kicsi 2
