199621. lajstromszámú szabadalom • Teljesítény kapcsoló áramkör elrendezés
HU 199621 A Az 1. ábra tartalmazza a találmány legáltalánosabb megoldását részben blokkvázlat szinten, részben áramköri részletességgel. A 2. ábra egy olyan előnyös kiviteli alakot mutat meg, amelyben a kapcsoló elein egy tirisztor pár, és annak vezérlése energiatakarékos kialakítású. A 3. ábra pedig egy olyan további kiviteli alakot mutat meg, amely az előzőeken tél ideális nullátmeneti kapcsolási tulajdonságokkal is bír. Az ábrákat az alábbiakban ismertetjük. Az 1. ábrán egy Z terhelés sorosan van egy K kapcsoló elemen keresztül egy U teljesítmény feszültségforrásra kapcsolva. A K kapcsoló elem bemenete egy D diódán és egy T transzormátoron keresztül egy A ÉS kapu kimenetével van összekötve. Az A ÉS kapu egyik bemenete egy G generátor kimenetével, míg másik bemenete az elrendezés bemenetét képező E engedélyező bemenettel van összekapcsolva. A K kapcsoló elem egy, az alkalmazott T transzformátor és D dióda határfrekvenciája által meghatározott periódusidőnél nagyobb feléledési idővel bíró kapcsolóelem. A K kapcsoló elemet vezérlő G generátor időzítő bemenetéhez egy, a K kapcsoló elem feléledési idejénél rövidebb impulzus szünetidőre beállított t időzítő tag van csatlakoztatva. A működés lényege a következő. Az állandóan járó G generátor folyamatos impulzus sorozatot küld az A ÉS kapu egyik bemenetére, amely impulzusok az E engedélyező bemenetre kapcsolt logikai 1 szint megléte esetén az A ÉS kapunk áthaladnak a T transzformátorra, majd a D diódával egyenirányítottan a K kapcsoló elem vezérlő bemenetére. A működés fettétele, hogy K kapcsoló elemként olyan kapcsoló elem kerüljön alkalmazásra, amelynek feléledési ideje nagyobb, mint az alkalmazott T transzformátor és D dióda határfrekvenciája által meghatározott periódusidő. A gyakorlatban a kiválasztás fordított sorrendben is történhet, vagyis egy adott feléledési idejű K kapcsoló elemhez választunk olyan T transzformátort és D diódát, amelyek határfrekvenciája által meghatározott periódusidő kisebb, mint a K kapcsoló elem feléledési ideje. A G generátor időparamétereinek beállítását szolgáló t időzítő tag úgy van beállítva, hogy a K kapcsoló elem vezérlő bemenetére jutó impulzusok közötti szünetidő rövidebb, mint a K kapcsoló elem feléledési ideje a Z terhelésre vonatkoztatott terhelési tartományban. A t időzítő tag beállítása a K kapcsoló elemnek a katalógusában megadott feléledési ideje szerint történhet. Példaként, ha a kapcsoló elem egy 25 A-es tipikus tirisztor, és a T transzformátor szekunder köri impulzusa 0,5 A meghajtó áramot ad le, akkor a t időzítő taggal beállí3 tandó szünetidő kb. 4 ps, míg a frekvencia kb. 150 kHz. Ilyen paraméterek mellett a tirisztor folyamatosan vezet a 0—25 A tartományban, vagyis a tartóáram probléma és a pergés teljesen ki van küszöbölve anélkül, hogy külön vezérlési energiatárolót alkalmaztunk volna. A tartóáram és pergés problémák megszűnésének különös jelentősége van, ha az U teljesítmény feszültségforrás váltakozóáramú, ekkor ugyanis az áramérték nulla és a maximum között állandóan változik. A 2. ábra megmutatja a találmány szerinti elrendezésnek egy váltakozóáramú U teljesítmény feszülségforrás esetén alkalmazható olyan előnyös kiviteli alakját, amelyben a K kapcsoló elem egy antiparalell tirisztor pár, amely pár KI és K2 tirisztorainak vezérlése részlegesen szét van választva. A KI tirisztor vezérlő bemenete egy Dl diódán és TI transzformátoron keresztül van egy Al ÉS kapu kimenetével, míg a K2 tirisztor vezérlő bemenete egy D2 diódán és T2 transzformátoron keresztül van egy A2 ÉS kapu kimenetével összekapcsolva. Az Al és A2 ÉS kapuk egyik bemenete közösítetten az E engedélyező bemenettel, második bemenete szintén közösítetten a G generátor kimenetével van összekötve. Az Al ÉS kapu harmadik bemenete pedig egy PK fázis komparátor +Fk kimenetével, míg az A2 ÉS kapu harmadik bemenete a PK fázis komparátor —Fk kimenetével van összekötve. A PK fázis komparátor bemenete az U teljesítmény feszültségforrásra van csatlakoztatva. A 2. ábra megmutatja még a TI és T2 tirisztorok kapu-katód körébe kapcsolt, technikailag szükséges RI, R2 ellenállásokat. A 2. ábra szerinti elrendezés előnye az, hogy a vezérlési teljesítmény felére csökkenthető. A működés azon alapszik, hogy a PK fázis komparátornak két olyan kimenete van, melyek közül az +Fk kimenet a váltakozóáramú U teljesítmény feszültségforrás pozitív félhullámainak időtartama alatt, vagy azt néhány százalékkal meghaladó ideig szolgáltat csak engedélyező jelet, míg az-Fk kimenet ugyanígy, de negatív félhullámok alatt. Ennek megfelelően mindig csak vagy a KI, vagy a K2 tirisztor kap vezérlést, attól függően, hogy éppen melyikük a vezető irányú, míg a G generátor impulzusai az Al, vagy A2 ÉS kapuk által tiltva vannak. A 3.ábrán bemutatott, egy további előnyös kiviteli alaknál az AI, A2 ÉS kapuk második bemenetei elkülönítetten, egy-egy DT1 és DT2 tároló Ql, Q2 kimeneteivel vannak összekapcsolva, és a DTI, DT2 tárolók közösítetten Dl, D2 adatbemenete van az E engedélyező bemenettel összekötve. A DT1 tároló Ckl mintavételi bemenete a PK fázis komparátornak egy további, harmadik —FB kimenetével, míg a DT2 tároló Ck2 mintavételi bemenete a PK fázis kom-4 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
