|
||||
|
Екатерина - специалист по продаже а/м КАМАЗ
43118-010-10 (дв.740.30-260 л.с.) | 2 220 000 |
43118-6033-24 (дв.740.55-300 л.с.) | 2 300 000 |
65117-029 (дв.740.30-260 л.с.) | 2 200 000 |
65117-6010-62 (дв.740.62-280 л.с.) | 2 350 000 |
44108 (дв.740.30-260 л.с.) | 2 160 000 |
44108-6030-24 (дв.740.55,рест.) | 2 200 000 |
65116-010-62 (дв.740.62-280 л.с.) | 1 880 000 |
6460 (дв.740.50-360 л.с.) | 2 180 000 |
45143-011-15 (дв.740.13-260л.с) | 2 180 000 |
65115 (дв.740.62-280 л.с.,рест.) | 2 190 000 |
65115 (дв.740.62-280 л.с.,3-х стор) | 2 295 000 |
6520 (дв.740.51-320 л.с.) | 2 610 000 |
6520 (дв.740.51-320 л.с.,сп.место) | 2 700 000 |
6522-027 (дв.740.51-320 л.с.,6х6) | 3 190 000 |
Нужны самосвалы? Обратите внимание на Ford-65513-02. |
Контактная информация.
г. Набережные Челны, Промкомзона-2, Автодорога №3, база «Партнер плюс».
тел/факс (8552) 388373.
Схема проезда
Cтраница 3
Транзисторный коммутатор ТК-200 усиливает сигналы датчика и коммутирует ток первичной обмотки катушки зажигания. [31]
Если транзисторный коммутатор 4 исправен, то при подаче на его разъем Д импульсов напряжения от вывода генератора или добавочного резистора 3 стрелка амперметра должна колебаться. Если этого не происходит, то коммутатор 4 неисправен и его нужно заменить. [32]
Конструкция транзисторного коммутатора ТКЮ2 является неразборной, поэтому снимать, дно коммутатора запрещается. [33]
Отказ транзисторного коммутатора приводит к прекращению первичного тока и, как следствие, к невозможности пуска двигателя. [34]
Схема транзисторного коммутатора выполнена на кремниевых транзисторах и включает мощный высоковольтный транзистор VT3 ( КТ 848А) и два транзистора предварительного усиления VT1 и VT2 ( 2Т 630Б), которые служат для усиления сигнала датчика импульса. [35]
Элементы транзисторного коммутатора, кроме транзисторов 77, ТЗ, диодов Д6, Д7, конденсатора С1 и резистора R3, смонтированы на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Печатная плата изготовлена методом химического травления, причем печатные проводники должны быть максимально возможной ширины при расстояниях между ними не менее 2 мм. [36]
Соединение транзисторного коммутатора, катушки зажигания и датчика с корпусом автомобиля должны обеспечивать хороший контакт. [37]
Работоспособность транзисторного коммутатора ТК-102 проверяют с помощью вольтметра или прибора НИИАТ в следующем порядке. При разомкнутых контактах прерывателя включают зажигание, затем вольтметром проверяют напряжение на зажимах, присоединяя один конец его провода к зажимам коммутатора, а другой - к массе. [38]
Пример двунаправленного транзисторного коммутатора с нормирующими усилителями приведен на рис. 11.8. На нем изображен фрагмент микросхемы КС1054ХА4, предназначенной для двусторонней передачи телевизионных видеосигналов. Направление передачи определяется устройством управления коммутирующими ключами. [40]
В транзисторном коммутаторе установлены германиевый транзистор ГТ701 - А с допустимым напряжением между эмиттером и коллектором 160 в и допустимой силой тока коллектора 12 я, германиевый диод Д1 типа Д7Ж, кремниевый стабилитрон Дст типа Д817 - В, два керамических резистора Rl 2 ом и R2 2Q ом, конденсатор С71 мкф, 160 в, электролитический конденсатор С2 50 мкф и импульсный трансформатор ИТ. [41]
В транзисторном коммутаторе расположены следующие полупроводниковые приборы: транзистор, стабилитрон, диод, а также двухобмоточный трансформатор, конденсаторы и сопротивления. Контакты прерывателя последовательно включены в цепь управляющего электрода транзистора - его базы. Первичная обмотка катушки зажигания включена в коллекторную цель транзистора. [42]
Пр включен транзисторный коммутатор ТК102, состоящий из германиевого транзистора ГТ701 - Л, импульсного транформатора ИТ, германиевого диода Дь кремниевого стабилитрона Дст. [43]
Основные неисправности транзисторного коммутатора - пробой транзистора, обрывы в цепи, выход из строя диода и стабилитрона, импульсного трансформатора. [44]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Транзисторный коммутатор (ТК) содержит составной транзисторный ключ на двух транзисторах(Т), при этом база первого Т соединена через токоограничивающий элемент с входом устройства, а эмиттер второго через датчик тока подключен к первой шине источника питания (ИП). Коллекторы Т соединены через коммутируемую цепь с второй шиной ИП. В состав устройства входит транзисторная оптопара (ОП), при этом светодиод ОП включен между базой второго Т и первой шиной ИП, а фототранзистор ОП включен между базой первого Т и первой шиной ИП. ТК имеет два связанных между собой контура обратной связи (ОС). Контур грубого формирования уровня ограничения тока нагрузки Т ключа управляется светодиодом ОП. Контур точного формирования уровня ограничения тока управляется фототранзистором. Поскольку светодиод и фототранзистор имеют между собой оптическую связь, то небольшое изменение тока через светодиод, которое происходит в режиме ограничения тока нагрузки, вызывает более значительные изменения по цепи ОС ввиду высокого коэффициента усиления Т, что формирует стабильный порог (уровень) ограничения тока нагрузки. Технический результат: высокая стабильность уровня ограничения тока. 1 ил.
Предлагаемое устройство управления исполнительными элементами предназначено для использования в автоматике, например в системах управления электромагнитными клапанами, пиросредствами и другими электрическими нагрузками.
В настоящее время на борту изделий с автономным питанием часто используются транзисторные ключи с ограничением тока, которые, выполняя функции электромеханических автоматов защиты сети, превосходят их по быстродействию и надежности. Пример такого устройства приведен в заявке ФРГ 2354054. Устройство содержит силовой транзистор, коллектор которого подключен через нагрузку к первой шине источника питания, а эмиттер через датчик тока подключен ко второй шине источника питания. Для работы устройства на его вход подается напряжение, переводящее транзистор в открытое состояние. Диодный элемент при этом находится в закрытом состоянии. Работа устройства основана на том, что ток нагрузки, а следовательно, и падение напряжения на датчике тока могут повышаться только до момента, когда сумма падений напряжений на переходе база-эмиттер транзистора и на датчике тока становится равной напряжению открывания диодного элемента. Дальнейшее увеличение тока нагрузки, а следовательно, и падения напряжения на датчике тока невозможно ввиду того, что за счет отвода части входного тока устройства через открытый диодный элемент происходит уменьшение базового тока транзистора до величины, при которой коллекторный ток транзистора, являющийся одновременно и током нагрузки, поддерживается на заданном уровне ограничения тока. Увеличения тока в цепи нагрузки не происходит даже при коротком замыкании в последней. Необходимую величину порога ограничения тока нагрузки можно устанавливать выбором величины сопротивления датчика тока или напряжения открывания диодного элемента за счет использования либо одного диода, либо цепочки последовательно включенных диодов, а также стабилитронов или стабисторов. Температурная стабилизация устройства осуществляется с помощью терморезистора (с положительным температурным коэффициентом), который одновременно является и датчиком тока. Недостатком данного устройства является низкий коэффициент передачи по току (отношение максимального тока нагрузки устройства к входному току устройства), определяемый коэффициентом усиления используемого одиночного транзистора. Более перспективным в этом смысле (высокий коэффициент передачи) представляется устройство, приведенное в патенте Великобритании 1596100. В патенте приведена схема транзисторного ключа с ограничением тока нагрузки, которая выбрано авторами в качестве прототипа. Устройство содержит составной транзисторный ключ на двух транзисторах, при этом база первого транзистора соединена через токоограничивающий элемент со входом устройства и первым выводом диодного элемента с полярностью включения, соответствующей полярности включения перехода база-эмиттер первого транзистора, а эмиттер второго через датчик тока подключен к первой шине источника питания, коллекторы всех транзисторов соединены через коммутируемую цепь со второй шиной источника питания, второй вывод диодного элемента подключен к первой шине источника питания, являющейся общей шиной. Для работы устройства на его вход подается ток управления, переводящий первый транзистор в открытое состояние. Диодный элемент при этом находится в закрытом состоянии. Открытый первый транзистор создает достаточный базовый ток второго транзистора так, что последний при номинальной нагрузке в его силовой цепи находится также в открытом состоянии. Токоограничивающий элемент формирует величину тока управления транзисторного ключа. В том случае, если управление коммутатором производится путем подачи на вход управления не напряжения, а тока, или внутреннее сопротивление источника управляющего сигнала велико, то величина сопротивления токоограничивающего элемента может иметь нулевое значение. В качестве коммутируемой цепи может быть электрическая цепь любой нагрузки: лампа накаливания, электрическая обмотка электромагнитного клапана и т.д. Конкретный тип коммутируемой цепи принципиального значения не имеет. Работа устройства основана на том, что ток нагрузки, а следовательно, и падение напряжения на датчике тока, могут повышаться только до величины, при которой сумма падений сумма падений напряжений на переходе база-эмиттер транзисторов и на датчике тока становится равной напряжению открывания диодного элемента. Дальнейшее увеличение тока нагрузки, а следовательно, и падения напряжения на датчике тока невозможно ввиду того, что за счет отвода части входного тока устройства через открытый диодный элемент происходит уменьшение базового тока транзисторов до величины, при которой коллекторный ток транзисторов, являющийся одновременно и током нагрузки, поддерживается на заданном уровне ограничения тока. Необходимую величину порога ограничения тока нагрузки можно устанавливать выбором величины сопротивления датчика тока или напряжения открывания диодного элемента за счет использования либо одного диода, либо цепочки последовательно включенных диодов. Температурная стабилизация устройства осуществляется с помощью терморезистора (с положительным температурным коэффициентом), включенного между эмиттером первого и базой второго транзисторов. Существенное отличие прототипа от описанного выше аналога состоит в том, что в прототипе вместо ключа на одиночном транзисторе используется составной транзисторный ключ на двух транзисторах, вследствие чего это устройство обладает более высоким коэффициентом передачи, определяемым произведением коэффициентов усиления транзисторов. Однако устройство, описанное в патенте Великобритании, (прототипа), обладает и существенным недостатком, заключающимся в нестабильности порога ограничения тока, что выражается в повышении порога ограничения тока нагрузки при увеличении тока, подаваемого на вход устройства, и объясняется относительно высоким динамическим сопротивлением диодного элемента. Техническим результатом настоящего технического решения является обеспечение стабильности порога ограничения тока нагрузки. Указанный технический результат достигается тем, что в транзисторный коммутатор, содержащий составной транзисторный ключ на двух транзисторах, при этом база первого транзистора соединена через токоограничивающий элемент со входом устройства, а эмиттер второго через датчик тока подключен к первой шине источника питания, коллекторы транзисторов соединены через коммутируемую цепь со второй шиной источника питания, дополнительно введена транзисторная оптопара, при этом светодиод оптопары с полярностью включения, соответствующей полярности включения перехода база-эмиттер второго транзистора, включен между базой второго транзистора и первой шиной источника питания, а фототранзистор оптопары включен между базой первого транзистора и первой шиной источника питания. Стабильность порога ограничения тока достигается за счет того, что в устройстве сформированы два взаимосвязанных контура обратной связи по току. В первую включен светодиод оптрона, а во вторую - фототранзистор. Поскольку регулирование (ограничение) тока в устройстве - прототипе основывалось только на динамической характеристике диодного элемента (пассивного элемента), то и стабильность порога ограничения тока являлась невысокой. В предложенном решении диодный элемент регулирует базовый ток второго транзистора и управляет состоянием фототранзистора, который регулирует базовый ток первого транзистора, а через него и второго. Фототранзистор является активным элементом, который и обеспечивает высокую стабильность порога ограничения тока, формируемого контуром обратной связи. Суть предлагаемого изобретения поясняется с помощью чертежа, где обозначены: 1 - первая шина источника питания, 2 - вторая шина источника питания, 3 - первый транзистор, 4 - второй транзистор, 5 - датчик тока (резистор), 6 - электрическая нагрузка (резистор) - коммутируемая цепь, 7 - токоограничивающий элемент (резистор), 8 - оптопара транзисторная, 8.1 - фототранзистор оптопары, 8.2 - светодиод оптопары, 9 - вход устройства. Указанные элементы соединены между собой следующим образом. Транзисторный ключ выполнен на составном транзисторе (схема Дарлингтона), состоящем из двух транзисторов n-p-n-проводимости - 3 и 4. База первого транзистора 3 подключена через токоограничивающий элемент (резистор 7) ко входу устройства 9 и через фототранзистор 8.1 оптопары 8 к первой шине источника питания. Коллекторы транзисторов 3 и 4 соединены вместе и подключены к коммутируемой цепи нагрузки транзисторного ключа 6 (тип нагрузки в коммутируемой цепи: лампа накаливания, резистор и т.д. - не имеет принципиального значения), которая своим вторым выводом подключается ко второй шине источника питания 2. Эмиттер первого транзистора 3 соединен с базой второго транзистора 4 и через светодиод 8.2 оптопары 8 с полярностью включения, соответствующей полярности включения перехода база-эмиттер второго транзистора 4 к первой шине источника питания 1. Функционирование устройства происходит следующим образом. На первую 1 и вторую 2 шины источника питания подается напряжение. При отсутствии сигнала на входе управления устройством 9, составной транзистор выполненный на транзисторах 3 и 4 находится в выключенном состоянии. Ток через коммутируемую цепь (нагрузку 6) не протекает. После подачи на вход устройства 9 управляющего напряжения транзисторы 3 и 4 переходят во включенное состояние. Через нагрузку 6 и датчик тока 5 начинает протекать ток. Величина этого тока определяется величиной напряжения питания подаваемого на шины источника питания 1 и 2, а также величиной - сопротивления нагрузки. Резистор 7, который выполняет роль токоограничивающего элемента, формирует величину тока управления транзисторного ключа. В том случае, если управление ключом производится путем подачи на вход управления 9 не напряжения, а тока, величина резистора 7 может иметь нулевое значение. На датчике тока 5 от протекающего тока образуется падение напряжения, величина которого пропорциональна току в коммутируемой цепи (в нагрузке). Величина резистора 5 выбирается таким образом, чтобы при номинальных токах нагрузки транзисторного ключа падение напряжения на нем плюс напряжение, падающее на переходе эмиттер - база второго транзистора 4 не превосходило напряжение открытия светодиода 8.2 оптопары 8. При увеличении тока нагрузки сверх номинального, увеличение напряжения на базе второго транзистора 4 приводит к тому, что начинает открываться светодиод 8.2 оптопары 8, который отводит на себя часть базового тока транзистора 4. Происходит ограничение тока базы транзистора 4 на определенном уровне, что приводит и к ограничению тока в цепи коллектора составного транзистора, выполненного на транзисторах 3 и 4. Часть базового тока транзистора 4, проходя через светодиод 8.2 оптопары 8, вызывает формирование светового потока излучаемого светодиодом. Этот световой поток, достигая фототранзистора 8.1 оптопары 8, вызывает, в свою очередь, открытие последнего. Последнее приводит к тому, что происходит уменьшение базового тока транзистора 3, вызывая уже более точное формирование уровня ограничения тока нагрузки. Получение такого эффекта, по сравнению с устройством прототипом, достигается за счет того, что в предложенном техническом решении создано два контура обратной связи, которые к тому же связаны между собой. Контур грубого формирования порога тока ограничения транзисторного ключа образован транзистором 4 и светодиодом 8.2. Контур точного формирования порога тока ограничения транзисторного ключа образован фототранзистором 8.1 и транзисторами 3 и 4. Поскольку светодиод 8.2 и фототранзистор 8.1 имеют между собой оптическую связь (находятся в одном корпусе оптопары), то небольшое изменение тока через светодиод 8.2, которое происходит при в режиме ограничения тока нагрузки, вызывает более значительные изменения по цепи обратной связи: фототранзистор 8.1, транзистор 3, транзистор 4, ввиду значительного коэффициента усиления транзисторов. По этой причине транзисторный ключ формирует стабильную величину порога ограничения тока.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
В различных технических текстах можно встретить термин «коммутатор». Что это такое? В самом общем смысле - это устройство для переключения электрических цепей (сигналов), которое может быть электронным, электронно-лучевым или электромеханическим.
В узком смысле так обычно называют коммутатор зажигания, которым оснащаются любые транспортные средства с бензиновыми двигателями. Этой разновидности коммутаторов, в основном автомобильных, и посвящена данная статья.
Как известно, в каждом цикле работы бензинового двигателя внутреннего сгорания существует этап приготовления топливно-воздушной горючей смеси и этап ее сгорания. Но чтобы смесь сгорела, ее нужно чем-то поджечь.
Первым решением, применявшимся в самых ранних автомобильных ДВС, было зажигание смеси от калильной трубки, вставленной в цилиндр и разогреваемой предварительно перед запуском двигателя. При его работе температура этой трубки постоянно поддерживалась за счет сгорающей в каждом цикле работы смеси.
Интересно, что система искрового зажигания от магнето применялась параллельно с калильным зажиганием автодвигателей, но поначалу только для промышленных газовых ДВС. Этот принцип был быстро перенят и автопроизводителями, а после изобретения Р. Бошем в 1902 году привычной свечи зажигания искровая система стала общепринятой.
В настоящее время наиболее распространена батарейная система зажигания, содержащая источник тока в виде автомобильного аккумулятора при пуске и автомобильного генератора при работающем двигателе, катушку зажигания, представляющую собой трансформатор с высоковольтной вторичной обмоткой, к которой присоединена искрообразующая свеча зажигания, а также распределитель (коммутатор) зажигания. Работа коммутатора заключается в периодическом прерывании цепи тока первичной обмотки катушки зажигания. При каждом таком прерывании тока его магнитное поле, существующее в точках пространства, занятых проводами вторичной обмотки катушки зажигания, очень быстро уменьшается. При этом в соответствии с законом электромагнитной индукции в тех же точках пространства возникает весьма большое вихревое электрическое поле, напряженность которого создает высокую (до 25 кВ) ЭДС во вторичной обмотке катушки зажигания, разорванной электродами свечи. Напряжение между ними быстро достигает величины, достаточной для пробоя воздушного промежутка, и тогда проскакивает электрическая искра, поджигающая топливно-воздушную смесь.
Итак, автомобильный коммутатор. Что это такое и зачем он нужен? Коротко говоря, это устройство, задачей которого является разрыв цепи тока в первичной обмотке катушки зажигания в наиболее выгодный для этого момент.
В четырехтактном ДВС этот момент наступает в конце такта сжатия (2-го такта работы ДВС), незадолго до достижения поршнем так называемой верхней мертвой точки (ВМТ), в которой расстояние от любой точки поршня до оси вращения коленвала ДВС является максимальным. Поскольку коленвал совершает круговое вращательное движение, то момент прерывания тока привязывают к некоторому его положению перед достижением им и поршнем положения ВМТ. Угол между этим положением коленвала и вертикальной плоскостью называют углом опережения зажигания. Он варьируется в диапазоне от 1 до 30 градусов.
Учитывая историю, на вопрос: «Автомобильный коммутатор: что это такое?» - следует отвечать, что это сначала механический, а позже, по мере развития техники, электронный прерыватель тока в катушке зажигания.
Собственно, коммутатором это устройство стали называть лишь в последние годы, после того как оно стало полностью электронным. А прежде, начиная с 1910 года, когда на автомобилях «кадиллак» впервые появилась автоматическая система зажигания, его функцию наряду с другими задачами выполнял прерыватель-распределитель (трамблер). Такая двойственность наименования возникла из-за двоякой функции его в системе зажигания. С одной стороны, ток в первичной обмотке катушки зажигания нужно прерывать – отсюда возникает «прерыватель». С другой стороны, напряжение высоковольтной обмотки катушки зажигания нужно поочередно распределять по свечам всех цилиндров, причем с нужным углом опережения. Отсюда вторая половина названия – «распределитель».
Прерыватель-распределитель имеет приводимый во вращение от коленвала внутренний вал, на котором закреплен диэлектрический ротор-бегунок с вращающейся токоразносной пластиной на его торце. По пластине скользит подпружиненная угольная щетка, соединенная с высоковольтным центральным контактом в крышке распределителя, который, в свою очередь, соединен с вторичной обмоткой катушки зажигания. Токоразносная пластина периодически приближается к расположенным в крышке трамблера контактам высоковольтных проводов, идущих к свечам цилиндров. В этот момент во вторичной обмотке катушки возникает высокое напряжение, которое пробивает два воздушных промежутка: между токоразностной пластиной и контактом провода к данной свече и между электродами свечи.
На том же валу установлены кулачки, число которых равно числу цилиндров, а выступы каждого кулачка размыкают одновременно с подключением конкретной свечи контакты прерывателя тока, включенные в цепь первичной обмотки катушки зажигания.
Чтобы между контактами прерывателя не возникало искры при размыкании, параллельно им подключен конденсатор большой емкости. При размыкании контактов прерывателя ЭДС индукции в первичной обмотке вызывает ток заряда конденсатора, но вследствие его большой емкости напряжение на нем, а следовательно и между разомкнутыми контактами, не достигает величины пробоя воздуха.
Как известно, при уменьшении частоты вращения коленвала смесь в цилиндрах нужно поджигать в такте ее сжатия попозже, прямо перед самой ВМТ, т.е. угол опережения зажигания следует уменьшать. Наоборот, при увеличении частоты вращения смесь в такте сжатия нужно поджигать пораньше, т.е. угол опережения увеличивать. В трамблерах эту функцию выполнял центробежный регулятор, механически связанный с кулачками прерывателя тока. Он поворачивал их на валу распределителя таким образом, чтобы они пораньше или попозже в такте сжатия смеси размыкали контакты прерывателя.
Изменять угол опережения необходимо и при неизменной частоте, когда меняется нагрузка на двигатель. Эту работу выполняло специальное устройство – вакуумный регулятор зажигания.
К концу 70-х годов прошлого века стало ясно, что самым слабым узлом трамблера являются контакты прерывателя, через которые протекал полный ток первичной обмотки. Они постоянно подгорали и выходили из строя. Поэтому первым решением стала специальная электронная схема коммутатора для прерывания тока в катушке. В ее входную слаботочную цепь включались провода от выводов традиционного контактного прерывателя трамблера. Однако теперь его контакты прерывали не полный ток катушки зажигания, а небольшой ток во входной цепи коммутатора.
Собственно же электронный коммутатор был конструктивно выполнен в отдельном блоке и подключался (по желанию водителя) к классическому трамблеру. Такая система зажигания получила название контактной электронной. Она была весьма популярной в 80-е годы прошлого века. И в наше время еще можно встретить оснащенные ею автомобили.
Схема коммутатора контактной электронной системы собиралась на транзисторах.
Контактный прерыватель тока даже в слаботочном варианте, применяемом в контактной электронной системе зажигания, оставался весьма ненадежным узлом. Поэтому автомобилестроители предпринимали немалые усилия для его исключения. Эти усилия увенчались успехом после создания бесконтактного датчика-распределителя на основе датчика Холла.
Теперь вместо нескольких кулачков на валу распределителя стали устанавливать цилиндрический полый экран с прорезями и шторками между ними, причем число шторок и прорезей равно числу цилиндров двигателя. Шторки и прорези экрана движутся в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом, мимо миниатюрного датчика Холла. Пока мимо него движется шторка экрана, выходное напряжение датчика Холла отсутствует. Когда же шторка сменяется прорезью, с датчика Холла электронной схемой снимается фронт импульса напряжения, свидетельствующий о необходимости прервать ток в первичной обмотке катушки зажигания. Этот импульс напряжения передается по проводам в блок коммутатора тока в катушке зажигания, где он предварительно усиливается и далее используется для управления основным силовым коммутирующим каскадом.
Другим вариантом бесконтактного датчика-распределителя является узел с оптическим датчиком, у которого вместо датчика Холла используется фототранзистор, а вместо постоянного магнита – светодиод. Оптический датчик имеет такой же вращающийся экран с прорезями и шторками.
Итак, в бесконтактной системе зажигания вместо одного контактного трамблера появились два отдельных узла: бесконтактный (но только по низкому напряжению) датчик-распределитель и электронный коммутатор. Функцию же распределения высоковольтного напряжения по свечам зажигания в датчике-распределителе по-прежнему выполняет механический ротор-бегунок с токоразносной пластиной.
А как же с регулированием угла зажигания? Эти задачи по-прежнему выполняют центробежный и вакуумный регуляторы в составе датчика-распределителя. Первый из них теперь поворачивает на валу не кулачки, а сдвигает шторки экрана, изменяя тем самым угол зажигания. Вакуумный же регулятор имеет возможность сдвигать датчик Холла с его опорной пластиной, также регулируя данный угол.
Учитывая вышеизложенное, на вопрос: «Современный автомобильный коммутатор: что это такое?» – следует давать ответ, что это конструктивно обособленный электронный блок бесконтактной системы зажигания.
Дольше всего в коммутаторе сохранялся механический распределитель высоковольтного напряжения по свечам цилиндров. Самое интересное, что этот узел был достаточно надежен и не вызывал больших нареканий. Однако время не стоит на месте, и в начале нашего столетия схема подключения коммутатора претерпела очередные крупные изменения.
В современных автомобилях вообще отсутствует распределение высоковольтного напряжения от одной катушки по разным свечам. Наоборот, в них «размножились» сами катушки и стали принадлежностью свечи каждого цилиндра. Теперь вместо контактной коммутации свечей по высокому напряжению выполняется бесконтактная коммутация их катушек по низкому напряжению. Конечно, это усложняет схему коммутатора, но и возможности современной схемотехники гораздо шире.
В современных автомобилях с инжекторными двигателями управление коммутатором осуществляет либо автономный блок управления двигателем, либо бортовой компьютер автомобиля. Эти устройства управления анализируют не только скорость вращения коленвала, но множество других параметров, характеризующих топливо и охлаждающую жидкость, температуру различных узлов и окружающей среды. На основании их анализа в режиме реального времени меняются и настройки угла опережения зажигания.
Наиболее часто встречающейся неисправностью механического трамблера является подгорание его контактов: как подвижных, так и высоковольтных контактов свечей. Чтобы этого не случилось (по крайней мере, не слишком быстро), нужно регулярно осматривать их, и если на них образовался нагар, то его следует снять надфилем или мелкой шкуркой.
Если вышел из строя конденсатор, включенный параллельно контактам прерывателя, или резистор в цепи центрального высоковольтного электрода, то их можно заменить.
Неисправности коммутатора электронного, вызванные выходом из строя усилителя импульсов датчика Холла или коммутатора тока катушки, обычно не подлежат устранению, так как такой коммутатор является неразборным. В этом случае, как правило, неисправный блок просто заменяется новым.
Если обороты двигателя на холостом ходу «плавают», или он глохнет на ходу, или вообще не запускается, то следует проверить наличие искры на подключенных к распределителю зажигания с датчиком Холла свечах. Для этого нужно выкрутить их, надеть наконечники бронепроводов, положить свечи на «массу» и «крутануть» коленвал стартером. Если искры нет или она слабая, нужно переходить к коммутатору.
Но как проверить коммутатор? Следует включить зажигание и оценить, как отклоняется стрелка вольтметра. Если коммутатор исправен, то она должна отклоняться в два этапа. Сначала стрелка занимает некоторое промежуточное положение, в котором остается 2-3 секунды, а затем переходит в конечное (штатное) положение. Если стрелка сразу занимает конечное положение, то можно пробовать заменять коммутатор.
Как подключить коммутатор к бесконтактной системе зажигания? Следует помнить, что его клеммная колодка подключается двумя проводами к клеммам «Б» и «К» катушки зажигания, трехпроводным жгутом с разъемом - к датчику Холла на датчике-распределителе и одним проводом - к «массе». С выводом «+» аккумулятора схема коммутатора соединяется на клемме «Б» катушки.
fb.ru
Cтраница 4
В состав транзисторного коммутатора входят генератор датчика, формирующая цепь и выходной каскад. [46]
Все элементы транзисторного коммутатора смонтированы в литом алюминиевом корпусе, имеющем ребристую поверхность для увеличения теплоотдачи. Необходимость интенсивного отвода теплоты вызвана применением германиевого транзистора. Чтобы транзистор не перегревался, температура окружающей среды не должна превышать 65 С, поэтому транзисторный коммутатор ТКЮ2 на автомобиле устанавливается в кабине водителя, а не под капотом двигателя. [47]
Провода, соединяющие транзисторный коммутатор ТК102, который находится в кузове, с элементами, монтируемыми под капотом автомобиля, следует объединить в общий жгут и продеть в отверстие, имеющееся на щите передка, или просверлить для этой цели специальное отверстие. [48]
Бесперебойное искрообразование обеспечивается транзисторным коммутатором ТКЮ2, работающим комплектно с катушкой зажигания Б114, добавочным сопротивлением СЭ107 и распределителем Р4 - Д или Р13 - Д при скорости вращения вала распределителя 2750 об / мин. [49]
Э-208 служит для проверки транзисторных коммутаторов, катушек зажигания, распределителей и конденсаторов в условиях ремонтной мастерской. [50]
В настоящее время получают распространение транзисторные коммутаторы тока первичной обмотки катушки зажигания, управляемые от механического прерывателя. [51]
В каком положении находится транзистор транзисторного коммутатора TKJ02 при замкнутых контактах прерывателя. [52]
Так как для нормальной работы транзисторного коммутатора температура окружающего воздуха не должна быть более 65 С, то коммутатор устанавливают в кабину водителя. [53]
Добавочное сопротивление входит в комплекс транзисторного коммутатора и предназначено для ограничения силы тока, проходящего через транзистор и индукционные катушки. [54]
Техническое обслуживание катушки зажигания и транзисторного коммутатора сводится к очистке поверхности высоковольтного вывода катушки зажигания и поверхности коммутатора от пыли, грязи и масляного конденсата, проверке надежности электрических соединений, их работоспособности на стенде. Особое внимание необходимо обращать на полную посадку по глубине высоковольтных проводов в гнезда распределителя и катушки зажигания, ибо наличие зазора между высоковольтным выводом и проводом приводит к искрообразованию в контактном гнезде и выгоранию посадочного места. [56]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Cтраница 1
Транзисторный коммутатор ТКЮ2 для уменьшения нагрева примененного германиевого транзистора следует устанавливать только в кузове автомобиля, а не под капотом. [1]
Транзисторный коммутатор должен крепиться непосредственно к металлической части автомобиля, причем место под его крепление необходимо тщательно зачистить от краски, грязи, следов коррозии. [2]
Транзисторный коммутатор ТКЮ2 позволяет использовать транзистор для включения рабочего тока в первичную цепь зажигания после замыкания контактов прерывателя, через которые включается ток управления транзистора. [3]
Транзисторный коммутатор имеет четыре зажима Р, К, М и один зажим без обозначения. При установке коммутатора зажим М надежно соединяется с массой посредством многожильного неизолированного проводника, подкладываемого под головку болта крепления корпуса коммутатора. [4]
Транзисторный коммутатор имеет четыре зажима: Р, К, М и один зажим без обозначения. При установке коммутатора зажим Л1 надежно соединяют с массой при помощи многожильного неизолированного проводника, подклады-ваемого под головку болта крепления корпуса коммутатора. [5]
Транзисторный коммутатор состоит из германиевого транзистора ГТ 701 - А с допустимым напряжением между эмиттером и коллектором. [6]
Транзисторный коммутатор имеет четыре зажима Р, К, М и один зажим без обозначения. При установке коммутатора зажим М надежно соединяют с массой при помощи многожильного неизолированного проводника, подкладываемого под головку болта крепления корпуса коммутатора. [7]
Транзисторный коммутатор 12 ( рис. ИЗ) включает транзистор 14, импульсный трансформатор 13 и блок 15 защиты. Он залит эпоксидной смолой, не разбирается и не подлежит ремонту. [8]
Транзисторный коммутатор ТК102 смонтирован в литом алюминиевом корпусе ( рис. 4.10), имеющем для увеличения теплоотдачи ребристую наружную поверхность. Транзистор установлен непосредственно на корпус коммутатора, что способствует эффективному теплоотводу от транзистора. [9]
Транзисторные коммутаторы ТК200 - 01 и 13.370 4 - 01, выполненные на высоковольтном транзисторе КТ848А или по схеме Дарлингтона, имеют меньшие размеры и массу. [11]
Транзисторный коммутатор имеет специальную защиту, состоящую из диода VD2 и стабилитрона VD1, которая предохраняет транзистор от пробоя ЭДС самоиндукции, возникающей в первичной обмотке катушки зажигания при запирании транзистора. Кроме того, диод препятствует протеканию тока от батареи к транзистору через стабилитрон VD1, минуя первичную обмотку катушки зажигания. Для снижения мощности в цепи стабилитрона предусмотрен конденсатор С1, который заряжается от ЭДС самоиндукции в первичной обмотке катушки зажигания при запирании транзистора. [12]
Транзисторный коммутатор ТК102 состоит из транзистора 21, импульсного трансформатора 20 и блока 3 защиты транзистора. В блок защиты входят резисторы 2, диод 19, стабилитрон 18 и конденсатор. [13]
Транзисторный коммутатор может иметь отказы из-за пробоя транзисторов. [14]
Транзисторный коммутатор может работать только при температуре окружающего воздуха от - 60 до 70 С. Для предохранения полупроводниковых приборов от перегрева транзисторный коммутатор отделен от двигателя и расположен в кабине водителя. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в контактно-транзисторных системах зажигания транспортных средств и предназначено для изготовления в интегральном исполнении. Задачей изобретения является повышение надежности устройства путем уменьшения рассеивания мощности на одном силовом транзисторе за счет равномерного распределения ее на нескольких силовых транзисторах. Цель достигается тем, что в устройство вводят n-1 силовых транзистора, подключенных силовыми выводами к соответствующим силовым выводам первого силового транзистора, n запирающих диодов, первые выводы которых подключены к объединенным первым выводам первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора, а вторые выводы соответственно - к базам соответствующих силовых транзисторов транзисторных ключей, первые силовые выводы которых подключены к входному выводу, вторые соответственно через соответствующие токозадающие резисторы - к базам силовых транзисторов, а управляющие выводы - к соответствующим выходам распределителя импульсов. Использование нескольких поочередно работающих силовых транзисторов в определенных интервалах времени, которые задаются временными параметрами распределителя импульсов, позволяет равномерно распределять рассеиваемую мощность на них, исключить возможность перегрева их и этим повысить надежность устройства, что является техническим результатом. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в контактно-транзисторных системах зажигания транспортных средств и предназначено для изготовления в интегральном исполнении.
Наиболее близким по совокупности признаков является транзисторный коммутатор, содержащий силовой транзистор, коллектор которого соединен с первым выводом питания, эмиттер - с выходным выводом, база-эмиттерный переход зашунтирован резистором, а база соединена одновременно с первыми выводами первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора, причем второй вывод первичной обмотки которого подключен к входному выводу, а второй вывод вторичной обмотки одновременно - к выходному выводу и через параллельно соединенные первый конденсатор и последовательно соединенные встречно диод и стабилитрон ко второму выводу питания, подключенному через второй конденсатор к первому выводу питания (см. Акимов С.В. и др. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. М. Машиностроение, 1988 г., стр. 131, рис. 67). Недостатком данного транзисторного коммутатора является то, что рассеивание мощности в нем происходит на одном силовом транзисторе, что повышает вероятность отказа его из-за перегрева, что приводит к выходу из строя устройства в целом и, соответственно, к снижению его надежности. Задачей изобретения является повышение надежности устройства путем уменьшения рассеивания мощности на одном силовом транзисторе за счет равномерного распределения ее на нескольких силовых транзисторах. Указанная задача решается тем, что в транзисторный коммутатор, содержащий силовой транзистор, коллектор которого соединен с первым выводом питания, эмиттер - с выходным выводом, а база-эмиттерный переход зашунтирован резистором, импульсный трансформатор, первые выводы первичной и вторичной обмоток которого объединены, причем второй вывод первичной обмотки подключен к входному выводу, а второй вывод вторичной обмотки одновременно - к выходному выводу и через параллельно соединенные первый конденсатор и последовательно соединенные встречно диод и стабилитрон ко второму выводу питания, подключенному через второй конденсатор к первому выводу питания, введены n-1 силовых транзистора (n = 2, 3...), коллекторы которых соединены с первым выводом питания, эмиттеры - с выходным выводом, а база-эмиттерные переходы зашунтированы резисторами, n запирающих диодов, первые выводы которых подключены к объединенным первым выводам первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора, а вторые выводы соответственно - к базам соответствующих силовых транзисторов, причем запирающие диоды включены встречно база-эмиттерным переходам силовых транзисторов, n транзисторных ключей, первые силовые выводы которых подключены к входному выводу, вторые соответственно через соответствующие токозадающие резисторы - к базам соответствующих силовых транзисторов, а управляющие выводы - к соответствующим выходам распределителя импульсов, причем вывод питания распределителя импульсов соединен со вторым выводом питания, а общий вывод - с первым выводом питания. Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена функциональная схема транзисторного коммутатора; на фиг. 2 и 3 - функциональная схема транзисторного коммутатора с двумя силовыми транзисторами и временная диаграмма его работы. Транзисторный коммутатор, приведенный на фиг. 1, содержит n силовых транзисторов 1.1...1.n, коллекторы которых объединены и подключены к первому выводу питания 2, эмиттеры - к выходному выводу 3, а база-эмиттерные переходы зашунтированы резисторами 4.1... 4.n, импульсный трансформатор 5, первые выводы первичной 6 и вторичной 7 обмоток которого объединены, а второй вывод первичной обмотки 6 подключен к входному выводу 8, а второй вывод вторичной обмотки 7 одновременно - к выходному выводу 3 и через параллельно соединенные первый конденсатор 9 и последовательно соединенные встречно диод 10 и стабилитрон 11 ко второму выводу питания 12, подключенному через второй конденсатор 13 к первому выводу питания 2, n запирающих диодов 14.1...14.n, первые выводы которых подключены к объединенным первым выводам первичной 6 и вторичной 7 обмоток импульсного трансформатора 5, а вторые выводы соответственно - к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1...1.n, причем запирающие диоды 14.1...14.n включены встречно база-эмиттерным переходам силовых транзисторов 1.1...1.n, n транзисторных ключей 15.1...15.n, первые силовые выводы которых подключены к входному выводу 8, вторые соответственно - через соответствующие токозадающие резисторы 16.1. .. 16.n к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1...1.n, а управляющие выводы - к соответствующим выходам распределителя импульсов 17, причем вывод питания распределителя импульсов 17 соединен со вторым выводом питания 12, а общий вывод - с первым выводом питания 2. Рассмотрим работу предлагаемого устройства с двумя силовыми транзисторами, т.е. при n = 2, функциональная схема которого представлена на фиг. 2, а временная диаграмма его работы - на фиг. 3. Транзисторный коммутатор, приведенный на фиг. 2, содержит два силовых транзистора 1.1 и 1.2, коллекторы которых объединены и подключены к первому выводу питания 2, эмиттеры - к выходному выводу 3, а база-эмиттерные переходы зашунтированы резисторами 4.1 и 4.2, импульсный трансформатор 5, первые выводы первичной 6 и вторичной 7 обмоток которого объединены, а второй вывод первичной обмотки 6 подключен к входному выводу 8, а второй вывод вторичной обмотки 7 одновременно - к выходному выводу 3 и через параллельно соединенные первый конденсатор 9 и последовательно соединенные встречно диод 10 и стабилитрон 11 ко второму выводу питания 12, подключенному через второй конденсатор 13 к первому выводу питания 2, два запирающих диода 14.1 и 14.2, первые выводы которых подключены к объединенным первым выводам первичной 6 и вторичной 7 обмоток импульсного трансформатора 5, а вторые выводы соответственно - к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1 и 1.2, причем запирающие диоды 14.1 и 14.2 включены встречно база-эмиттерным переходам силовых транзисторов 1.1 и 1.2, два транзисторных ключа 15.1 и 15.2, первые силовые выводы которых подключены к входному выводу 8, вторые соответственно через соответствующие токозадающие резисторы 16.1 и 16.2 - к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1 и 1.2, а управляющие выводы - к соответствующим выходам распределителя импульсов 17, причем вывод питания распределителя импульсов 17 соединен со вторым выводом питания 12, а общий вывод - с первым выводом питания 2. В качестве распределителя импульсов 17 принят мультивибратор, выполненный на двух переключающихся транзисторах 18 и 19, коллекторы которых через соответствующие коллекторные резисторы 20 и 21 подключены к выводу питания мультивибратора, соединенному со вторым выводом питания 12, базы - к средним выводам первой 22, 23 и второй 24, 25 RC-цепочек, соединенных резисторными выводами с выводом питания мультивибратора, подключенным ко второму выводу питания 12, и емкостными соответственно - с коллекторами других переключающихся транзисторов 19 и 18, а эмиттеры - к общему выводу мультивибратора, соединенному с первым выводом питания 2, причем коллекторы переключающихся транзисторов 18 и 19 являются соответствующими выходами мультивибратора, т. е. предложенного распределителя импульсов. Транзисторные ключи 15.1 и 15.2 выполнены на транзисторах 26.1 и 26.2, коллекторы которых через соответствующие токозадающие резисторы 16.1 и 16.2 подключены к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1 и 1.2, эмиттеры - к входному выводу 8, а базы - через соответствующие базовые резисторы 27.1 и 27.2 соответственно к соответствующим выходам мультивибратора. Одновременно в схему введены прерыватель 28, катушка зажигания 29, добавочный резистор 30, выключатель зажигания 31 и источник питания 32, которые не входят в предмет изобретения, а предназначены для пояснения работы предлагаемого устройства. Прерыватель 28 включен между входным выводом 8 и первым выводом питания 2, выходной вывод 3 подключен к первому выводу первичной обмотки катушки зажигания 29, второй вывод которой соединен со вторым выводом питания 12 и одновременно через последовательно соединенные добавочный резистор 30, выключатель зажигания 31 и источник питания 32 - с первым выводом питания 2. Устройство работает следующим образом. При включении выключателя зажигания 31 мультивибратор, выполненный на переключающихся транзисторах 18 и 19, генерирует импульсные сигналы (фиг. 3а и 3б), которые через базовые резисторы 27.1 и 27.2 поступают на базы транзисторов 26.1 и 26.2. Последние формируют импульсные сигналы управления (фиг. 3в и 3г) при замкнутых контактах прерывателя 28, когда входной вывод 8 привязан к первому выводу 2 питания, т.е. на выводах первичной обмотки 6 импульсного трансформатора 5 присутствуют низкие значения напряжений (фиг. 3д и 3е). Импульсные сигналы управления подаются через токозадающие резисторы 16.1 и 16.2 на базы силовых транзисторов 1.1 и 1.2 и включают их поочередно, поддерживая этим постоянное включение выходного вывода 3 регулятора к первому выводу 2 питания. Это обеспечивает непрерывное протекание тока в первичной обмотке катушки зажигания 29 (фиг. 3ж). Непрерывности протекания тока способствует инерционность работы силовых транзисторов 1.1 и 1.2 в импульсном режиме, так как время выключения транзисторов в несколько раз превышает время включения. Это приводит к перекрытию импульсных выходных токов на выходном выводе 3, что обеспечивает "мягкое" включение силовых транзисторных ключей, т. е. открывание каждого из них происходит в моменты времени, когда предыдущий продолжает еще оставаться в открытом состоянии. Поэтому потерь по фронтам не происходит и дополнительного нагревания силовых транзисторов 1.1 и 1.2 при этом не наблюдается. Таким образом, транзисторный коммутатор работает до момента времени t1 (фиг. 3д), пока замкнуты контакты прерывателя 28. При размыкании контактов прерывателя 28 в момент t1 (фиг. 3д) разность потенциалов базы и эмиттера транзисторов 26.1 и 26.2 становиться таким, при котором ток базы этих транзисторов прерывается и они запираются. Запирание последних приводит к запиранию силовых транзисторов 1.1 и 1.2. Ток в первичной обмотке катушки зажигания 29 резко уменьшается (фиг. 3ж), и во вторичной обмотке катушки зажигания 29 индуктируется импульсное высокое напряжение, необходимое для распределения по свечам зажигания. Одновременно при размыкании контактов прерывателя 28 во вторичной обмотке 7 импульсного трансформатора 5 индуктируется напряжение (фиг. 32е), обеспечивающее активное запирание силовых транзисторов 1.1 и 1.2 через запирающие диоды 14.1 и 14.2, так как потенциал базы их в момент запирания становится выше потенциала эмиттера. В этом случае получается наибольшая скорость спада силы тока в первичной обмотке катушки зажигания 29, что способствует увеличению вторичного напряжения в ней. Для защиты силовых транзисторов 1.1 и 1.2 при возрастании напряжения самоиндукции, возникающей в первичной обмотке катушки зажигания 29, например, при отсоединении провода высокого напряжения от свечи, включен стабилитрон 11. Диод 10, включенный встречно стабилитрону 11, предотвращает шунтирование стабилитроном 11 первичной обмотки катушки зажигания 29. Первый конденсатор 9 обеспечивает снижение тепловых потерь в силовых транзисторах 1.1 и 1.2 в период их переключения, а второй конденсатор 13 предназначен для защиты их от случайных перенапряжений в цепи питания устройства, например, при работе без батареи. В момент времени t2 (фиг. 3д) предлагаемое устройство переходит в исходное состояние и рабочий процесс в контактно- транзисторной системе зажигания повторяется. Использование двух поочередно работающих силовых транзисторов 1.1 и 1.2 в определенных интервалах времени, которые задаются временными параметрами мультивибратора, выполненного на переключающихся транзисторах 18 и 19, позволяет равномерно поровну распределить рассеиваемую мощность на них и этим повысить надежность устройства. Использование предлагаемого изобретения дает возможность создавать высоконадежные транзисторные коммутаторы для контактно-транзисторных систем зажигания транспортных средств, а введенные в схему элементы легко реализуются в микроэлектронном исполнении.Формула изобретения
Транзисторный коммутатор, содержащий силовой транзистор, коллектор которого соединен с первым выводом питания, эмиттер - с выходным выводом, а база-эмиттерный переход зашунтирован резистором, импульсный трансформатор, первые выводы первичной и вторичной обмоток которого объединены, причем второй вывод первичной обмотки подключен к входному выводу, а второй вывод вторичной обмотки одновременно - к выходному выводу и через параллельно соединенные первый конденсатор и последовательно соединенные встречно диод и стабилитрон - ко второму выводу питания, подключенному через второй конденсатор к первому выводу питания, отличающийся тем, что в него введены (n - 1) силовых транзистора (n = 2, 3...), коллекторы которых соединены с первым выводом питания, эмиттеры - с выходным выводом, а база-эмиттерные переходы зашунтированы резисторами, n запирающих диодов, первые выводы которых подключены к объединенным первым выводам первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора, а вторые выводы соответственно - к базам соответствующих силовых транзисторов, причем запирающие диоды включены встречно база-эмиттерным переходам силовых транзисторов, n транзисторных ключей, первые силовые выводы которых подключены к входному выводу, вторые соответственно через соответствующие токозадающие резисторы - к базам соответствующих силовых транзисторов, а управляющие выводы - к соответствующим выходам распределителя импульсов, причем вывод питания распределителя импульсов соединен со вторым выводом питания, а общий вывод - с первым выводом питания.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3www.findpatent.ru
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании силовых электронных коммутаторов и преобразователей систем управления электрических машин. Технический результат заключается в уменьшении габаритных размеров, объема и массы силового транзисторного коммутатора. Силовой транзисторный коммутатор содержит IGBT или MOSFET, размещенные в герметизированном корпусе, датчик тока, емкостный фильтр и плату управления. В нем, в зависимости от варианта исполнения, датчик тока выполнен на основе магниточувствительного элемента и размещен около силовой шины, или между силовыми шинами внутри корпуса, или снаружи этого корпуса между его поверхностью платой управления. Емкостный фильтр может быть выполнен на основе керамических конденсаторов с верхним диапазоном рабочих температур не менее +125°С, соединенных между собой параллельно и/или последовательно и размещенных на плате управления, внутри корпуса, на силовой шине или между силовыми шинами, соединенными с выводами питания. Предусмотрены различные варианты охлаждения конденсаторов емкостного фильтра и платы управления. Изобретение позволяет решить задачу уменьшения габаритных размеров, объема и массы силового транзисторного коммутатора. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании силовых электронных коммутаторов и преобразователей, в частности систем управления электрических машин.
Известен переключающий полупроводниковый модуль (коммутатор), содержащий два последовательно соединенных биполярных транзистора с изолированным затвором (IGBT) и схему драйвера, причем выводы IGBT соединены с выводами питания и выходным выводом (US 8916882 В2, Н02М 1/08, Н03K 17/166, 23.12.2014, CN 103620962 A, H01L 29/12, H01L 29/78, Н02М 1/08, 05.03.2014).
Недостатком этого коммутатора является пониженная надежность, обусловленная отсутствием защиты от перегрузок по току и конденсаторов в цепи питания (снабберных конденсаторов).
Известно также устройство коммутации фазы, содержащее IGBT и резистивный датчик тока, включенные последовательно и соединенные с выводами питания и выходным выводом, а также управляющее устройство, соединенное с затворами IGBT и датчиком тока (ЕР 2446536 А2, Н03K 17/082, Н02М 1/00, 02.05.2012).
Его недостатком является пониженный КПД, что обусловлено потерями энергии в резистивном датчике тока, включенном в силовую цепь коммутатора.
Наиболее близким к предложенному является силовой транзисторный коммутатор, входящий в состав мехатронного тягового модуля. Он содержит полумостовые IGBT модули (последовательно соединенные IGBT), соединенные с помощью силовых шин с выводами питания и с выходным выводом (фазной обмоткой электродвигателя), плату управления (плату драйверов), соединенную с затворами IGBT и осуществляющую их включение/отключение, датчик тока, выполненный в виде отдельного устройства и имеющий измерительное отверстие, через которое проходит силовая шина, а также накопитель энергии (емкостный фильтр), соединенный с выводами питания и выполненный в виде двух групп высокочастотных пленочных и электролитических конденсаторов, установленных на отдельных печатных платах (RU 2330371 C1, Н02K 11/00, Н02K 19/22, Н02Р 6/00, 27.07.2008).
Недостатком известного устройства являются его большие габаритные размеры, объем и масса. Это обусловлено применением большого по размерам и массе датчика тока, необходимостью увеличения длины выходной силовой шины для обеспечения возможности ее прохождения через измерительное отверстие датчика тока, а также реализацией емкостного фильтра (накопителя энергии) в виде двух печатных плат с пленочными высокочастотными и электролитическими конденсаторами, имеющими большие размеры и массу, а также отсутствием реализации конструктивных решений, направленных на улучшение охлаждения компонентов силового коммутатора с целью увеличения плотности тока в этих компонентах и соответствующего сокращения их габаритных размеров, объема и массы.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является уменьшение габаритных размеров, объема и массы силового транзисторного коммутатора.
Для решения этой задачи в силовом транзисторном коммутаторе, содержащем по меньшей мере один IGBT или MOSFET, или несколько IGBT и/или MOSFET, соединенных между собой параллельно и/или последовательно, корпус, выполненный с возможностью размещения в нем IGBT и/или MOSFET, который/которые с помощью силовых шин соединен/соединены с выводами питания и по меньшей мере с одним выходным выводом, датчик тока, емкостный фильтр, подключенный к выводам питания, и плату управления, соединенную с затвором/затворами IGBT и/или MOSFET, дополнительно реализовано одно или одновременно несколько следующих технических решений:
1) датчик тока выполнен на основе магниточувствительного элемента и размещен около силовой шины, или между силовыми шинами внутри корпуса, или снаружи этого корпуса между поверхностью герметизации, или стенкой корпуса и платой управления, или на плате управления, в ее отверстии или вырезе;
2) емкостный фильтр выполнен на основе керамических конденсаторов, соединенных между собой параллельно и/или последовательно;
3) по меньшей мере один конденсатор емкостного фильтра размещен на плате управления, или внутри корпуса, или на силовой шине, соединенной с выводом питания, или между силовыми шинами, соединенными с выводами питания;
4) емкостный фильтр выполнен с верхним диапазоном рабочих температур не менее +125°С;
5) корпус содержит теплопроводящее основание, приспособленное для отвода тепла от IGBT и/или MOSFET, а емкостный фильтр выполнен и/или размещен с возможностью его охлаждения путем передачи тепла на корпус или на его теплопроводящее основание;
6) плата управления прикреплена к корпусу с возможностью передачи тепла от этой платы на этот корпус, причем корпус содержит теплопроводящее основание, приспособленное для отвода тепла от этого корпуса;
7) плата управления выполнена из материала с повышенной теплопроводностью и/или содержит конструктивные элементы, обеспечивающие улучшение ее охлаждения путем теплового излучения, и/или конвективного охлаждения, и/или принудительного воздушного охлаждения;
8) плата управления содержит малогабаритный вентилятор, приспособленный для принудительного воздушного охлаждения этой платы и/или корпуса.
Первый из указанных отличительных признаков, характеризующийся реализацией датчика тока на основе магниточувствительного элемента, например элемента Холла, а также его размещением около силовой шины или между ними внутри герметизированного корпуса или снаружи этого корпуса около платы управления или на этой плате, позволяет сократить габаритные размеры, объем и массу коммутатора, за счет интеграции датчика тока в конструкцию силового транзисторного коммутатора без увеличения его габаритных размеров, объема и массы при одновременном исключении отдельно установленного датчика тока.
Реализация емкостного фильтра, согласно второго отличительного признака, на основе керамических конденсаторов, соединенных между собой параллельно и/или последовательно, позволяет сократить габаритные размеры, объем и массу коммутатора, за счет того, что многослойные керамические конденсаторы имеют более высокое значение удельной энергии и емкости по сравнению с традиционно применяющимися пленочными конденсаторами, а также за счет того, что применение параллельно и/или последовательно соединенных конденсаторов малого размера позволяет придать емкостному накопителю энергии форму, соответствующую свободному пространству около выводов питания.
Диэлектрик в керамических конденсаторах не плавится и не теряет своих механических свойств при температуре пайки, как это может происходить с пленочными конденсаторами. Это дает возможность уменьшить габаритные размеры, объем и массу емкостного фильтра коммутатора за счет применения конденсаторов в чип-исполнении (SMD). При этом, несмотря на небольшие габаритные размеры керамических конденсаторов, их низкое эквивалентное последовательное сопротивление и связанные с ним малые потери, позволяют, по сравнению с пленочными или электролитическими, сильнее нагружать эти конденсаторы, не вызывая при этом их критического разогрева. Кроме того, керамические конденсаторы способны выдерживать кратковременные многократные перенапряжения. Совокупность этих факторов также обеспечивает возможность снижения габаритных размеров, объема и массы емкостного фильтра и коммутатора в целом.
К этому же результату приводит размещение конденсаторов емкостного фильтра (снабберных конденсаторов) на плате управления, внутри корпуса, на силовых шинах, соединенных с выводами питания, или между этими шинами, реализованное в соответствии с третьим отличительным признаком изобретения. В этом случае конденсаторы фильтра размещены на свободной площади платы управления, в свободном объеме корпуса, на свободной площади силовых шин или между ними, что исключает необходимость применения отдельного фильтра и, соответственно, обеспечивает сокращение габаритных размеров, объема и массы транзисторного коммутатора. Одновременно это приводит к сокращению длины соединений между конденсаторами емкостного фильтра и выводами питания, что также способствует уменьшению габаритных размеров, объема и массы коммутатора.
Известно, что работа конденсаторов емкостного фильтра в режиме больших импульсных токов приводит к их нагреву. Из уровня техники известно предотвращение перегрева конденсаторов путем увеличения их суммарной поверхности охлаждения, что приводит к увеличению габаритных размеров, объема и массы емкостного фильтра. В противоположность этому, в предложенном изобретении, согласно четвертого отличительного признака, емкостный фильтр выполнен с верхним диапазоном рабочих температур не менее +125°С, что при равной величине рассеиваемой мощности позволяет сократить габаритные размеры, объем и массу как самого емкостного фильтра, так и силового транзисторного коммутатора, в котором он установлен.
К этому же результату приводит улучшение охлаждения емкостного фильтра, реализованное в соответствии с пятым отличительным признаком изобретения. Улучшение охлаждения позволяет увеличить допустимую плотность тока, протекающего по обкладкам конденсаторов емкостного фильтра и, соответственно, уменьшить их габаритные размеры, объем и массу за счет сокращения необходимого сечения этих обкладок. Причем этот технический результат достигается при улучшении охлаждения путем обеспечения возможности передачи тепла от конденсаторов фильтра как на корпус, так и на его основание.
Реализация шестого отличительного признака изобретения, характеризующегося креплением платы управления к корпусу с целью передачи тепла, выделяющегося на компонентах этой платы, на теплопроводящее основание корпуса, позволяет увеличить максимально допустимую величину этой мощности. Благодаря этому открывается возможность установки на плату управления более компактных компонентов с высокой удельной мощностью (усилителей сигналов управления затворами IGBT и MOSFET, изолированного источника питания и т.д.), что обеспечивает уменьшение габаритных размеров, объема и массы указанных компонентов, высоты платы и, соответственно, силового коммутатора в целом.
По этим же причинам обеспечивается уменьшение габаритных размеров, объема и массы силового транзисторного коммутатора в изобретении, реализованном в соответствии с седьмым отличительным признаком. В нем плата управления выполнена из материала с повышенной теплопроводностью и/или имеет специальную конструкцию (теплопроводное покрытие черного цвета, дополнительный радиатор, отверстия и пазы в плате и т.п.), что обеспечивает улучшение ее охлаждения за счет интенсификации теплового излучения и/или увеличения скорости воздушного потока конвективного или принудительного охлаждения (от внешнего вентилятора или вентилятора, установленного на этой плате).
Последний отличительный признак изобретения предусматривает установку малогабаритного вентилятора на плату управления, обеспечивающего улучшение охлаждения самой платы, емкостного фильтра и корпуса коммутатора. Это позволяет сократить площади тех составных частей силового транзисторного коммутатора, которые требуют охлаждения, и, соответственно, уменьшить габаритные размеры, объем и массы этих составных частей и коммутатора в целом.
Из изложенного следует, что реализация как одного (любого) из указанных отличительных признаков изобретения, так и одновременная реализация нескольких признаков в их любом сочетании, обеспечивает создание силового транзисторного коммутатора с уменьшенными габаритными размерами, объемом и массой. Соответственно, эти признаки находятся в прямой причинно-следственной связи с указанным техническим результатом. Причем степень уменьшения габаритных размеров, объема и массы возрастает при увеличении количества реализованных отличительных признаков и имеет максимально возможное значение в случае одновременной реализации в силовом транзисторном коммутаторе всех этих признаков.
На фиг. 1 показана упрощенная электрическая схема коммутатора, на фиг. 2 - его вид сверху со снятой платой управления, а на фиг. 3 - вид сбоку. На фиг. 4 показана схема размещения конденсаторов емкостного фильтра между силовыми шинами.
Силовой транзисторный коммутатор содержит один или несколько биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ), именуемых согласно англоязычной терминологии «Insulated Gate Bipolar Transistor» (IGBT), и/или полевых транзисторов с изолированным затвором, соединенных между собой параллельно и/или последовательно. Для обозначения полевых транзисторов с изолированным затвором могут использоваться термины МОП (металл-окисел-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник), а по англоязычной терминологии - MOS, MOSFET или МОСФЕТ (от сокращения словосочетаний: «Metal-Oxide-Semiconductor» (металл-окисел-полупроводник) и «Field-Effect-Transistors» (транзистор, управляемый электрическим полем) и их транскрипции.
На схеме, представленной на фиг. 1, показано два IGBT 1, 2 с антипараллельными диодами 3, 4, соединенные последовательно по полумостовой схеме.
Транзисторы размещены в корпусе 5 и с помощью силовых шин 6, 7, 8 соединены с выводами питания +U и -U 9, 10 и с выходным выводом (выводами) 11 коммутатора. Выводы могут именоваться также зажимами, клеммами, контактными площадками и т.п.
На фиг. 2 и 3 в качестве примера показан корпус с высокой плотностью мощности, имеющий два вывода питания 9, 10 с одной стороны и два параллельно соединенных выходных вывода 11 с другой стороны. В англоязычной технической литературе подобный корпус имеет обозначение «EconoDual-3» или «Е3».
К выводам питания 9, 10 подключен емкостный фильтр 12, выполненный в виде группы последовательно и/или параллельно соединенных конденсаторов 13, преимущественно керамических, имеющих верхний диапазон рабочих температур не менее чем +125°С.
Для управления затворами транзисторов используется плата управления 14, которая может именоваться также платой драйверов, платой управления, усилителем сигналов, контроллером коммутатора и т.п. Она содержит изолированные драйверы IGBT, усилители токов их затворов, гальванически развязанный источник питания вторичных цепей драйверов и различные аналоговые и логические элементы, позволяющие реализовать защиту IGBT от перегрузок по току и напряжению, от сквозных токов и от превышения напряжения на затворах, обеспечение необходимых скоростей включения/выключения транзисторов, диагностику состояния коммутатора и т.п.
Плата управления 14 прижата или прикреплена винтами 5 через крепежные отверстия 16 к корпусу 5 не менее чем в четырех точках, причем непосредственно или через втулки, прокладки и т.п. Предпочтительным является крепление платы с возможностью передачи тепла от элементов, размещенных на этой плате, на корпус 5. С этой целью на соприкасающиеся поверхности платы и корпуса нанесен теплопроводный компаунд, либо для передачи тепла используются крепежные винты 15.
Для улучшения охлаждения платы управления 14 за счет теплового излучения плата может быть выполнена из материала с повышенной теплопроводностью, а ее поверхность, свободная от установки компонентов, может иметь теплопроводное покрытие черного цвета. На этой плате может быть установлен радиатор воздушного охлаждения, а также выполнены отверстия или вырезы, обеспечивающие повышение скорости конвективного или принудительного потока воздуха. В частности, за счет исключения глухих воздушных зон.
С этой же целью на плате 14 может быть размещен малогабаритный вентилятор 17, обеспечивающий принудительное воздушное охлаждение этой платы и корпуса 5. Этот корпус содержит теплопроводящее металлическое, керамическое или металло-керамическое основание 18, через которое осуществляется, как правило, отвод основного количества тепла, выделяемого IGBT 1, 2, диодах 3, 4, элементах платы управления 14 и конденсаторах 13 емкостного фильтра 12. С этой целью основание 18 через отверстия 19 закрепляется на теплоотводящем радиаторе воздушного охлаждения или на жидкостном или испарительном охладителе, обеспечивающем прямой контакт охлаждающей жидкости с этим основанием.
Силовой транзисторный коммутатор содержит датчик тока 20, выполненный на основе магниточувствительного элемента, например в виде микросхемы линейного или дискретного датчика (элемента) Холла. Он размещен около одной из силовых шин 9, 10, 11 или между этими шинами внутри корпуса 4 или снаружи этого корпуса между его стенкой или поверхностью его герметизации и платой управления (фиг. 3). Возможна также установка этого датчика на плате управления 14, например, на стороне платы, обращенной к силовой шине, либо в отверстии или вырезе этой платы.
Около датчика тока 20, с целью увеличения величины его сигнала, может дополнительно устанавливаться ферромагнитный концентратор магнитного поля 21. Концентратор может быть размещен в корпусе 5 и загерметизирован вместе с магниточувствительным элементом датчика тока, IGBT, диодами и силовыми шинами.
Датчик тока 20 осуществляет измерение величины и направления выходного тока силового транзисторного коммутатора, тока потребления этого коммутатора или тока, протекающего по какому-либо IGBT. Его выход может быть соединен с входом внешней системы управления коммутатором и/или с входом платы управления 14 с целью реализации защиты IGBT от перегрузки по току и от короткого замыкания нагрузки. В этом случае плата управления выполнена с возможностью отключения сигналов на затворах IGBT в случае, если выходной сигнал датчика тока 20 превышает предварительно установленную величину или пороговый уровень (в случае применения дискретного датчика Холла).
Керамические конденсаторы 13 емкостного фильтра 12 имеют малые габаритные размеры. Это дает возможность их размещения на плате управления 14, внутри корпуса 5, на силовой шине 9 или 10, соединенной с выводом питания, или между силовыми шинами 9, 10 (фиг. 4).
В последнем случае конденсаторы 13 размещаются между двумя плоскими медными шинами 9, 10 и припаиваются к ним. Противоположные выводы конденсаторов изолируются от шин с помощью изоляционных прокладок 22. Эти прокладки, с целью улучшения охлаждения конденсаторов 13, могут быть выполнены из теплопроводного материала.
Силовой транзисторный коммутатор работает следующим образом.
Напряжение питания +U и -U поступает на клеммы 9, 10 и далее на выводы коллектора и эмиттера IGBT 1, 2. Плата управления, в зависимости от внешних сигналов управления U1 и U2, формирует сигналы управления затворами IGBT, в результате чего осуществляется их включение/отключение в моменты времени, соответствующие управляющим сигналам. Коммутируемое входное напряжение (напряжение питания) с выходного вывода 11 поступает на нагрузку ZH (фиг. 1).
Величина тока нагрузки измеряется с помощью датчика тока 20. Его выходной сигнал поступает на внешнее устройство или на плату управления 14, обеспечивая реализацию защиты IGBT от перегрузок по току и от короткого замыкания нагрузки.
При коммутации индуктивной нагрузки, а также вследствие индуктивности силовых шин, на выводах питания 9, 10 могут возникать импульсы перенапряжения. Для их подавления в коммутаторе установлен емкостный фильтр 12, реализованный на основе конденсаторов 13, рассчитанных на большой импульсный ток.
Для повышения эффективности работы этого фильтра, а также для сокращения габаритных размеров, объема и мессы коммутатора, применяется комплекс описанных выше технических решений, работа которых понятна из их описания.
Для специалистов в данной области техники также понятно, что кроме описанных вариантов силового транзисторного коммутатора возможны также иные варианты его реализации на основе признаков, изложенных в формуле изобретения.
1. Силовой транзисторный коммутатор, содержащий по меньшей мере один биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) или полевой транзистор с изолированным затвором (MOSFET), или несколько IGBT и/или MOSFET, соединенных между собой параллельно и/или последовательно и с помощью силовых шин соединенных с выводами питания и по меньшей мере с одним выходным выводом силового транзисторного коммутатора, корпус, выполненный с возможностью размещения в нем IGBT и/или MOSFET, емкостный фильтр, подключенный к выводам питания, и плату управления, выполненную с возможностью формирования сигналов управления IGBT и/или MOSFET, причем
a) силовой транзисторный коммутатор содержит датчик выходного тока коммутатора или тока потребления этого коммутатора, который выполнен на основе магниточувствительного элемента, соединен с платой управления и размещен около одной из силовых шин или между силовыми шинами внутри корпуса или снаружи корпуса между его стенкой или поверхностью его герметизации и платой управления, или на плате управления, или в отверстии платы управления, или в ее вырезе;
b) или емкостный фильтр выполнен в виде двух или более керамических конденсаторов, соединенных между собой параллельно и/или последовательно;
c) или по меньшей мере один конденсатор емкостного фильтра размещен на плате управления, или внутри корпуса, или на силовой шине, соединенной с выводом питания, или между силовыми шинами, соединенными с выводами питания;
d) или емкостный фильтр выполнен с верхним диапазоном рабочих температур не менее +125°С;
e) или корпус содержит теплопроводящее основание, приспособленное для отвода тепла от IGBT и/или MOSFET, а емкостный фильтр выполнен и/или размещен с возможностью его охлаждения путем передачи тепла на этот корпус и/или на теплопроводящее основание;
f) или плата управления прикреплена к корпусу с возможностью передачи тепла от этой платы на корпус, который содержит теплопроводящее основание, приспособленное для отвода тепла от этого корпуса и от IGBT и/или MOSFET;
g) или плата управления выполнена из материала с повышенной теплопроводностью и/или конструктивно выполнена с возможностью ее охлаждения путем теплового излучения, и/или конвективного охлаждения, и/или принудительного воздушного охлаждения;
h) или плата управления содержит малогабаритный вентилятор, приспособленный для принудительного воздушного охлаждения этой платы и/или корпуса силового транзисторного коммутатора.
2. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что IGBT и/или MOSFET загерметизирован/загерметизированы в корпусе электроизоляционным компаундом вместе с силовыми шинами и датчиком тока.
3. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что датчик тока закреплен на стороне платы, обращенной к силовой шине.
4. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что магниточувствительный элемент датчика тока выполнен в виде микросхемы линейного или дискретного датчика Холла.
5. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен ферромагнитным концентратором магнитного поля магниточувствительного элемента датчика тока.
6. Силовой транзисторный коммутатор по п. 5, отличающийся тем, что ферромагнитный концентратор магнитного поля размещен в корпусе и загерметизирован вместе IGBT и/или MOSFET, силовыми шинами и магниточувствительным элементом датчика тока.
7. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что датчик тока соединен с выводами платы управления и приспособлен для измерения выходного тока силового транзисторного коммутатора, и/или потребляемого тока этого коммутатора, и/или для осуществления защиты IGBT и/или MOSFET от перегрузки по току или от короткого замыкания нагрузки.
8. Силовой транзисторный коммутатор по п. 7, отличающийся тем, что плата управления выполнена с возможностью отключения сигналов управления IGBT и/или MOSFET в случае, если выходной сигнал датчика тока превышает предварительно установленную величину.
9. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что основание корпуса выполнено металлическим и/или керамическим и приспособлено для закрепления на теплоотводящем радиаторе, или для прямого жидкостного охлаждения, или для испарительного охлаждения.
10. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что плата управления, не менее чем в четырех точках или участках ее поверхности, прижата или прикреплена к корпусу с возможностью передачи тепла от этой платы на корпус через соприкасающиеся поверхности платы управления и корпуса и/или через элементы крепления.
11. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что плата управления имеет теплопроводящее покрытие черного цвета, и/или радиатор воздушного охлаждения, и/или отверстия, выполненные с возможностью увеличения скорости конвективного или принудительного потока воздуха.
12. Силовой транзисторный коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диоды, соединенные по меньшей мере с одним выходным выводом силового транзисторного коммутатора, и/или с выводами питания, и/или с IGBT, и/или MOSFET.
13. Силовой транзисторный коммутатор по п. 12, отличающийся тем, что указанные соединения выполнены по схеме симметричного моста, или несимметричного моста, или двух последовательно соединенных IGBT или MOSFET, или верхнего прерывателя, или нижнего прерывателя.
14. Силовой транзисторный коммутатор по п. 12 или 13, отличающийся тем, что параллельно каждому IGBT и/или MOSFET подключен антипараллельный диод.
www.findpatent.ru