Транзисторный ключ Советский патент 1984 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в конверторах и ыннерторах постоянного тока. Известен транзисторный ключ, примененньй в импульсном транзисторном стабилизаторе, содержащий силовой транзистор, дроссель, шунтирующий диод, конденсатор. Последовательно . с дросселем включена первичная обмотка трансформатора тока, а вторичная , обмотка подключена параллельно перехо ду эмиттер - база силового транзистоР W-Недостатком данного ключа являются сравнительно большие времена работы транзистора в активном режиме при выключении, объясняемые инерционньии свойствами транзистора ч, следовательно, большие потери. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности транзисторный ключ, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен через последовательно включенные первый диод и первичную обмотку первого тран сформатора с эмиттером, а база через первый резистор с входной шиной, второй резистор и конденсатор 2j. Недостатком указанного ключа является невозможность обеспечения оптимальных параметров при работе на изменяющуюся нагрузку. Зарядный ток диода с накоплением заряда при любых нагрузках остается постоянным Базовая цепь рассматриваемого транзисторного ключа обеспечивает оптимальный режим переключения только в узком диапазоне, нагрузок, т.е. недостатком данного ключа является низкая экономичность при работе на изменяющуюся на грузку. Цель изобретения - снижение рассеиваемой мощности, повьшение экономичности. Указанная цель достигается тем, что в транзисторный ключ, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен через последовательно включенные первый диод и первичную обмотку первого транзистора с эмиттером, а база - через первый резистор с вход ной шиной, второй резистор и конденсатор, введены трансфор матор. второй транзистор противоположного типа проводимости и второй диод, причем первая вторичная обмотка первого трансформатора включена между эмиттером транзистора и первой шиной питания, а вторая вторичная - между первой шиной питания и катодом второго диода, анод которого соединен с первыми выводами конденсатора и второго резистора, вторые выводы которых соединены с первой шиной питания и входной шиной соответственно, второй транзистор противоположного типа проводимости соединен коллектором с первой щиной питания, эмиттером с базой первого транзистора, а базой с входной шиной, первичная обмотка второго трансформатора включена между коллектором первого транзистора и второй шиной питания, а вторичная подключена к нагрузке. На чертеже изобрая:еиа схема транзисторного ключа, Транзисторный ключ содержит первый транзистор 1, первый трансформатор 2 и первый диод 3, первый резистор 4, второй резистор 5, конденсатор 6, второй трансформатор 7, второй транзистор 8, второй диод 9, При этом транзистор J через трансформатор 2 соединен с первым диодом 3 и вторым трансформатором 7, вторичная обмотка которого соединена с нагрузкой 10, а второй транзистор 8 соединен через резистор 4 с шиной управления. Устройство работает следующим образом. До подачи управляющего импульса положительной полярности транзистор 8 открыт, транзистор 1 закрыт. При подаче на входную шину положительного импульса транзистор 8 закрывается. Для ускоренного открывания транзистора 1 применяется форсирующая цепь г резистор 4 и переход эмиттер - база транзистора 8, при этом диффузионная емкость перехода служит ускоряющей для этого звена. Транзистор I открывается, через обмотки трансформаторов 2 и 7 начинает протекать ток. Задним фронтом управляющего импульса открывается транзистор 8. Неосновные носители в переходе база - змиттер транзистора 1 рассасываются по цепн; база транзистора I, эмиттер - коллектор транзистора 8, вторичная об-мотка трансформатора 2, эмиттер транзистора I, Этап рассасывания характеризуется неизменным током коллектора транзистора I и практически постоянным падением напряжения

3

на его переходе коллектор - эмиттер. Как известно, пассивное рассасывание характеризуется малыми потерями для цепи управления. После рассасывания избыточного заряда начинается этап восстановления обратного сопротивления коллекторного перехода транзистора 1, при этом по цепи диод 3 первая обмотка трансформатора 2 начинает протекать ток, равный току коллектора транзистора 1 в открытом состоянии, так как в диоде 3 накоплен заряд неосновных носителей и его эквивалентное сопротивление намного меньше сопротивления коллектор эмиттер закрывающегося транзистора I. Благодаря этому закрьшание транзистор 1 происходит при низком напряжении, обусловленном, в основном, сопротивлением активных потерь диода 34 На вторичной обмотке трансформатора индуцируется напряжение запирающей полярности для перехода эмиттер - база транзистора 1 , так как база транзистора соединена с обмоткой трансформатора 2 через открытый транзистор 8. Время рассасывания диода 3 и время восстановления обратного сопротивления коллекторного перехода транзистора 1 выбирается таким образом, что бы восстановление обратного сопротив ления диода 3 происходило при полностью закрытом коллекторном пере434

ходе 2. Так как время восстаноплення современных силовых диффузионных диодов меньше времени восстановления транзисторов, то динамические потери на выключение транзистора уменьшаются в десятки раз (так, для диода 2Д523 время восстановления v 100нс, а для транзистора 2Т630 50 не, для диода 2Д213 время восстановления 50 не, а для транзистора 2Т809 0,5 мс). После закрывания диода 3 напряжения на третьей обмотке трансформатора 2 меняет свою полярность, диод 9 проводит ток, конденсатор 6 заряжается, это напряжение через резистор 5 подается на базу транзистора 8, что обеспечивает работу транзистора В в режиме насыщения. При подаче следукядего импульса положительной полярности цикл повторяется. При изменении тока нагрузки происходит согласованное изменение тока заряда диода 3. Измене-. нию времени восстановления обратного сопротивления транзистора I соответствует пропорциональное изменение времени рассасывания диода 3,

Таким образом, предложенное устройство позволяет уменьшить динамические потери при работе на изменяющуюся нагрузку, что приведет к повышению КПД инверторов и конверторов, в которых будет использован предложенный транзисторный ключ.

ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен через последовательно включенные первый диод в обратном направлении и первичную обмотку первого трансформатора с эмиттером, а база - через первый резисfyi тор с входной шиной, второй резистор и конденсатор, отличающийс я тем, что, с целью снижения рассеиваемой мощности и повышения экономичности, в него введены второй трансформатор, второй транзистор противоположного типа проводимости и второй диод, причем первая вторичная обмотка первого трансформатора включена между эмиттером первого транзистора и первой шиной питания, . а вторая вторичная - между первой шиной пита1шя и катодом второго диода, анод которого соединен с первыми выводами конденсатора и второго резистора, вторые выводы которых соединены с первой шиной питания и входной (Л шиной соответственно, второй транзистор противоположного типа провос димости соединен коллектором с первой шиной питания, эмиттером с базой первого транзистора, а базой с входной шиной, первичная обмотка второго трансформатора включена между коллектором первого транзистора и второй шиной питания, а вторичная подключена со к нагрузке. с 4 О оо