SU1709511A1

SU1709511A1 - High voltage switch

Info

Publication number: SU1709511A1
Application number: SU894774409A
Authority: SU
Inventors: Виктор Семенович Уманский
Original assignee: Центральное научно-производственное объединение "Ленинец"
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1992-01-30

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано в составе высоковольтного источника дл питани каскадов усилени мощности в передающих устройствах, а также дл питани генераторов СВЧ в бытовых СВЧ-печах. Цель изобретени - упрощение устройства'; Высоковольтный переключатель содержит М силовых транзисторов 1.1... 1.М. М заьцит' HbiX диодов 2.1.,.2.М, М фиксирующих диот дов 3.1.,.З.М, М конденсаторов 4.1...4.М,М стабилитронов 5.1...5.М, нагрузку 6, силовой дроссель 7с основной обмоткой 8, шину 9- питани , общую шину 10, управл ющую шину 11 и резистор 12. В силовой дроссель 7 введены М-1 вспомогательных обмртЬк 13.1...13.(М-1) и М-1 отводов 14.1...14.(М-1) у основной обмотки. Начало основной обмотки 8 дроссел 7 подключено к шине 9 питани , а конец - к коллектору М-го силового транзистора 1.М и к первому выводуМ-го фиксирующего диода З.М. Его второй вывод соединен с первь1м выводом нагрузки 6 и через М конденсаторов 4.1...4.М, котог рые включены последовательно, с эмиттером первого силового транзистора 1,1, вторым выводом н1агрузки 6 и общей шиной : 10. Каждый конденсатор 4.1,.,4.МзаШунти- рован .соответствующим стабилитроном 5.1 ...5.М. Каждый защитный диод 2^ 1. .2.М включен встречно-па|эал)'»ельно база-эмит- терному переходу соответствующего силового транзистора 1';1.,.1.М. База каждого роследугрщего силового транзистора 1.М соединена с первым выводом соответствую- . Щего предыдущего фиксирующего диода 3.(М-1), второй вывод каждого из которых подключён к точке соединени соответствующих предыдущего 4.(М-1)|^ последующего 4.М конденсаторов.. База первого силового транзистора 1.1 соединена с управл ющей шиной 11. Кажд1в1й из введенных отводов 14.1...l4(M-1) обмотки 8 подключен к эмиттеру соответствующего последующего силового Транзистора 1.2... 1 .М/ Начало и конец каждой вспомогательной обмотки 13.1...13.(М-"1) соединены соответственно с :базой и эмиттером соответствующего последующего Силового транзистора 1.2...1.М. Коллектор каждого предыдущего Силового транзистора 1.(М-1) подключен к эмиттеру последующего транзистора Т.М, Такое соединение позвол ет упростить высоковольтный переключатель в целом. 2 ил.S ю елThe invention relates to a pulse technique and can be used as part of a high-voltage source for powering power amplification cascades in transmitters, as well as for powering microwave generators in household microwave ovens. The purpose of the invention is to simplify the device; The high-voltage switch contains M power transistors 1.1 ... 1.M. M zatzit 'HbiX diodes 2.1.,. 2.M, M fixing diodes 3.1.,. З.М, M capacitors 4.1 ... 4.М, M zener diodes 5.1 ... 5.M, load 6, power choke 7c with the main winding 8, power supply bus 9, common bus 10, control bus 11 and resistor 12. M-1 auxiliary ports 13.1 ... 13. (M-1) and M-1 taps 14.1 are entered into the power choke 7. ..14. (M-1) at the main winding. The start of the main winding 8 droplets 7 is connected to the power supply bus 9, and the end to the collector of the Mth power transistor 1.M and to the first output of the Mth fixing diode Z.M. Its second output is connected to the first load terminal 6 and through M capacitors 4.1 ... 4.M, which are connected in series, with the emitter of the first power transistor 1.1, second load terminal 6 and a common bus: 10. Each capacitor 4.1 ,. , 4. M shunt. With the corresponding stabilitron 5.1 ... 5.M. Each protective diode 2 ^ 1. .2.M is switched on in a counter-pa- eel) ”” way, but the base-emitter junction of the corresponding power transistor 1 ′; 1.,. 1.M. The base of each growing-up power transistor 1.M is connected to the first output of the corresponding-. Of the previous fixing diode 3. (M-1), the second output of each of which is connected to the connection point of the corresponding previous 4. (M-1) | ^ next 4.M capacitors .. The base of the first power transistor 1.1 is connected to the control bus 11 Each of the input taps 14.1 ... l4 (M-1) of the winding 8 is connected to the emitter of the corresponding subsequent power Transistor 1.2 ... 1 .M / Start and end of each auxiliary winding 13.1 ... 13. (M- "1) are connected respectively to: the base and the emitter of the corresponding subsequent Power Transistor 1.2 ... 1.M. The collector to Each previous Power Transistor 1. (M-1) is connected to the emitter of the subsequent transistor T.M., Such connection allows to simplify the high-voltage switch as a whole. 2 Il.S.

Description

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано преимущественно в составе высоковольтного источника дл питани каскадов усилени мощности в передающих устройствах, а также дл питани .генератов СВЧ в бытовых СВЧ-печах.,The invention relates to a pulse technique and can be used mainly as part of a high-voltage source for powering power amplification stages in transmitters, as well as for powering microwave microwave generators in household microwave ovens.

Цель изобретени - упрощение конструкции путем исключени р да элементов, имеющихс в устройстве-прототипе.The purpose of the invention is to simplify the design by eliminating a number of elements present in the prior art device.

На фиг. 1 показана схема высоковольтного переключател ; на фиг. 2 - временна диаграмма, по сн юща его работу.FIG. 1 shows a high voltage switch; in fig. 2 is a timing diagram explaining his work.

Высоковольтный переключатель содержит М силовых транзисторов 1.1-1.М, М защитных диодов 2.1-2.М, М фиксирующих диодов 3.1-З.М, М конденсаторов 4.1-4.М, М стабилитронов 5.1-5.М, нагрузку 6, силовой .дроссель 7 с основной обмоткой 8, шину 9 питани , общую шину 10. управл ющую шину 11 и резистор 12. В силовой дроссель 7 введены М-1 вспомогательных обмоток 13.1-13.(М-1)и М-1 отводов 14.1-14.(М-1)у основной обмотки,The high-voltage switch contains M power transistors 1.1-1.M, M protective diodes 2.1-2.M, M fixing diodes 3.1-Z.M, M capacitors 4.1-4.M, M zener diodes 5.1-5.M, load 6, power choke 7 with main winding 8, power bus 9, common bus 10. control bus 11 and resistor 12. M-1 auxiliary windings 13.1-13. (M-1) and M-1 taps 14.1- 14. (M-1) at the main winding,

при этом начало основной обмотки 8 дроссел 7 подключено к шине 9 питани , а конец - к коллектору М-го силового транзистора 1 .М и к первому выводу М-го фиксирующего диода З.М. Его второй вывод соединен с первым выводом нагрузки б и через М конденсаторов 4.1...4.М, которые включены последовательно, с эмиттером первого силового транзистора 1,1, вторым выводом нагрузки 6 и общей шиной 10. Каждый конденсатор 4.1-4.Мзашунтирован соответствующим стабилитроном 5.1-5.М, Каждый защитный диод 2.1-2.М включен встречно-параллельно база-эмиттерному переходу соответствующего силового транзистора 1,1-1.М, База каждого последующего силового транзистора 1.М соединена с первым выводом соответствующего предыдущего фиксирующего диода 3.{М-1), второй вывод каждого из которых подключен к точке соединени соответствующих предыдущего 4,(М-1) и последующего 4.М конденсаторов . База первого силового транзистора 1.1 соединена с управл ющей шиной 11.the beginning of the main winding 8 droplet 7 is connected to the bus 9 power, and the end to the collector of the M-th power transistor 1 .M and the first output of the M-th fixing diode Z.M. Its second output is connected to the first output of the load b and through M capacitors 4.1 ... 4.M, which are connected in series with the emitter of the first power transistor 1.1, the second output of load 6 and the common bus 10. Each capacitor is 4.1-4. M is bypass corresponding stabiliter 5.1-5.M., Each protective diode 2.1-2.M is connected counter-parallel to the base-emitter junction of the corresponding power transistor 1.1-1.M., The base of each subsequent power transistor 1.M is connected to the first output of the corresponding previous fixing diode 3. (M-1), the second output of each of which is connected to the junction of the corresponding previous 4, (M-1) and the subsequent 4.M capacitors. The base of the first power transistor 1.1 is connected to the control bus 11.

Каждый из введенных отводов 14.114 (М-1) обмотки 8 подключен к эмиттеру соответстующегб последующего силового транзистора 1.2-1.М. Начало и конец каждой вспомогательной обмотки 13,1-13.(М1: ) соединены соответственно с базой и эмиттером соответствующего последующего силового транзистора 1.2-1.М. Коллектор каждого предыдущего силового транзистора 1.(М-1) подключен к эмиттеру последующего транзистора 1.М.Each of the input taps 14.114 (M-1) of the winding 8 is connected to the emitter of the corresponding subsequent power transistor 1.2-1.M. The beginning and end of each auxiliary winding 13.1-13. (M1:) are connected respectively to the base and emitter of the corresponding subsequent power transistor 1.2-1.M. The collector of each previous power transistor 1. (M-1) is connected to the emitter of the subsequent transistor 1.M.

Высоковольтный переключатель работает следующим образом.High-voltage switch operates as follows.

В исходном состо нии в паузах между импульсами все транзисторы 1.1...1.М заперть . При поступлении в момент Ti положительного импульса управл ющего тока 1упр на шину 11 и на базу транзистора 1,1 он насыщаетс (фиг. 2,а). При этом начинаетс протекание тока l8.i по цепи: шина 9 -лева секци обмотки 8 дроссел 7 (до первогоIn the initial state in the pauses between the pulses, all transistors 1.1 ... 1.M are locked. When a positive impulse of the control current 1pr arrives at the moment Ti at the bus 11 and at the base of the transistor 1.1, it is saturated (Fig. 2a). At the same time, current l8.i begins to flow through the circuit: bus 9 — left section of winding 8 throttles 7 (up to the first

отвода 14,1) - насыщенный транзистор 2 шина 10 (фиг. 2д).tap 14.1) - saturated transistor 2 bus 10 (Fig. 2d).

При этом на обмотках 13.1-13.(М-1) образуютс импульсы положительной пол рности Е 13.1-Е 13(м-1). которые поступают на базы транзисторов 1.2-1,М и перевод т их в состо ние насыщени (фиг. 26, в). При этом начинаетс протекание тока 18.2 по цепи; шина 9 питани - лева секци обмотки 8 (до второго отвода)- насыщенный транзистор 1.2 - насыщенный транзистор 1.1 шина 10 (фиг. 2д). Диоды 2.1-2.М и 3.1-З.М остаютс запертыми. Далее начинаетс протекание тока la по цепи: шина 9 - обмотка 8 - насыщенные транзисторы 1.1-1.М шина 10(фиг. 2е). В индуктивности обмотки 8 при протекании тока la накапливаетс некотора энерги . В момент Т2 положительный импульс 1упр на шине 11 заканчиваетс и на базу транзистора 11 подаетс отрицательный импульс, под действием которого транзистор 1.1 форсированно запираетс (фиг. 2а). При этом в индуктивности левой секции обмотки 8 дроссел 7 (до первого отвода ) создаетс ЭДС самоиндукции, под действием которой отпираютс диоды 2,2 и 3.1. Энерги , накопленна к моменту Т2 в индуктивности левой секции обмотки 8 (до ее первого отвода), вызывает по вление ЭДС самоиндукции и протекание тока 1з.1 через диоды 2.2 и 3.1, чем обеспечиваетс Передача энергии в конденсатор 4.1 (фиг. 2ж). В этих услови х на обмотке 13.1 и на базе транзистора 1.2 по вл етс отрицательный импульс Е2.2, обеспечивающий форсированное запирание транзистора. Амплитуда запирающего импульса ограничиваетс с помощью диода 2.2(фиг, 2з). После запирани транзистора 1.2 под действием ЭДС самоиндукции аналогично описанному отпираютс диоды 2.М и 3.2 и током 1з.м осуществл етс передача энергии из левой секции обмоткм 8 (до второго отвода ) через диоды 2.М и 3.2 в конденсаторы 4.2 и 4,1. В этих услови х ка базе транзистора 1.М возникает отрицательный импульс Е2.М, ограничиваемый по амплитуде диодом 2.М, и обеспечивающий форсированное запирание транзистора 1.М (фиг. 2и). Достигаетс необходима последовательность запирани транзисторов: сначала запираетс транзистор 1,1, затем 1.2, последним запираетс транзистор 1.М. При зтом напр жени на коллекторах запирающихс транзисторов не могут превысить значений Es напр же .ний стабилизации однотипных стабилитронов 5, которые выбраны из услови Es Едоп, где Едоп - максимальное допустимое напр жение на коллекторах транзисторов 1.1-1.М. После запирани всех транзисторов 1.1...1.М знерги . накопленна в индуктивности обмотки 8, вызывает по вление ЭДС самоиндукции, под действием которой отпираетс диод З.М. Через него и обмотку 8 начинаетс протекание тока и передача энергии в конденсаторы 4.1-4.М и в нагрузку 6 (фиг. 2е). При одинаковых величинах емкостей конденсаторов напр жени на них оказываютс равными Е4 Ее/М Eg. где Ее- напр жение на всех конденсаторах 4.1-4.М и на нагрузке 6,In this case, pulses of positive polarity E 13.1-E 13 (m-1) are generated on the windings 13.1-13. (M-1). which arrive at the bases of transistors 1.2-1, M and transfer them to the saturation state (Fig. 26, c). This starts the flow of current 18.2 through the circuit; Power supply bus 9 - left winding section 8 (up to the second tap) - saturated transistor 1.2 - saturated transistor 1.1 bus 10 (Fig. 2e). The diodes 2.1-2.M and 3.1-Z.M remain locked. Next, the current la flows through the circuit: bus 9 - winding 8 - saturated transistors 1.1-1. M bus 10 (Fig. 2e). In the inductance of the winding 8, with the flow of current la some energy is accumulated. At time T2, the positive pulse 1upr on the bus 11 ends and a negative pulse is applied to the base of the transistor 11, under the action of which the transistor 1.1 is forcibly locked (Fig. 2a). In this case, self-induction EMF is created in the inductance of the left winding section 8 of droplets 7 (before the first tap), under the action of which diodes 2.2 and 3.1 are unlocked. The energy accumulated by the time T2 in the inductance of the left section of the winding 8 (before its first tap) causes the appearance of self-induced EMF and the flow of current I3.1 through diodes 2.2 and 3.1, which ensures the transfer of energy to capacitor 4.1 (Fig. 2g). Under these conditions, a negative pulse E2.2 appears on the winding 13.1 and on the base of transistor 1.2, providing a forced locking of the transistor. The amplitude of the blocking pulse is limited by the diode 2.2 (FIG. 2h). After the transistor 1.2 is locked, self-induction EMF acts like diodes 2.M and 3.2 unlocked and current 1zm is used to transfer energy from the left section of windings 8 (to the second outlet) through diodes 2.M and 3.2 to capacitors 4.2 and 4.1 . Under these conditions, at the base of transistor 1.M, a negative pulse E2.M arises, limited in amplitude by diode 2.M, and providing forced locking of transistor 1.M (Fig. 2i). The required sequence of locking transistors is achieved: first the transistor 1.1 is locked, then 1.2, the transistor 1.M is locked last. At this voltage, the collectors of the locking transistors cannot exceed the values of Es for the stabilization of single-type Zener diodes 5, which are chosen from the condition Es Edop, where Edop is the maximum allowable voltage on the collectors of 1.1-1.M transistors. After locking all transistors 1.1 ... 1.M zergi. accumulated in the inductance of the winding 8, causes the appearance of self-induced EMF, under the action of which the Z.M. Through it and the winding 8, the current flows and the energy is transferred to the capacitors 4.1-4. M and to the load 6 (Fig. 2e). With the same capacitance values, the capacitors of the voltage on them are equal to E4 Ee / M Eg. where is the voltage across all capacitors 4.1-4.M and at load 6,

Положительный эффект достигаемый при использовании предлагаемого высоковольтного переключател , состоит в упрощении устройства за счет исключени р да элементов при сохранении основных электрических параметров, свойственных прототипу .The positive effect achieved when using the proposed high-voltage switch is to simplify the device by eliminating a number of elements while maintaining the basic electrical parameters inherent in the prototype.

Claims

Invention Formula

A high-voltage switch containing M power transistors, M protective diodes, M fixing diodes, M capacitors, M zener diodes, a load and a power choke, the beginning of the main winding of which is connected to the power bus, and the end to the collector of the M-th power transistor and to the first output M th fixing diode, the second output of which

Each capacitor is connected by a zener diode, each protective diode is connected counter parallel to the base-emitter junction of the corresponding power transistor, the base of each subsequent one is connected to the first load output and through M capacitors, which are connected in series with the emitter of the first power transistor. the power transistor is connected to the first output of the corresponding previous fixing diode, the second output of each of which is connected to the junction of the corresponding previous and subsequent capacitors, the base of the first power transistor is connected to the control bus, characterized in that, for the purpose of simplification, M-1 auxiliary windings and M-1 taps of the main winding are inserted into the power choke, each of which is connected to the emitter of the corresponding subsequent power transistor, the beginning and end of each auxiliary winding are connected respectively to the base and the emitter of the corresponding subsequent power transistor, the collector of each previous power transistor podkl chen to the emitter of the subsequent transistor.

% /

%. (

V 5I

0

/-one

h 2

0

B.Z

,

h

D 2

Q

0 3

r2

/;

a

i.M

to

-W

r

j

L /

Phage. 2