Транзисторный ключ Советский патент 1986 года по МПК H03K17/60 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных усилителях мощности и инверторах.

Цель изобретения - повьппение КПД транзисторного ключа путем снижения потерь мощности в цепи управления .

На фиг, 1 изображена принципиальная схема предлагаемого ключа , на фиг. 2 и 3 - варианты схем транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит выходной 1 и вспомогательный 2 транзисторы одного типа проводимости, первый 3 и второй 4 управляющие транзисто- ры другого типа проводимос ти, блок 5 гальв:анической развязки, блок 6 совпадения, инвертор 7, вентильный элемент 8, четыре резистора 9 - 12 и общую шину 13, причем эмиттер выходного транзистора 1 подключен к первой выходной шине 14 и через вентильный элемент 8 - к второй выходной шине 15 и коллекторам выходного 1 и вспомогательного 2 транзисторов, база вЫходного транзистора 1 соединена с эмиттером вспомогательного транзистора 2, база которого подключена к первому выводу первого резистора 9j первый и второй входы блока 5 гальванической развязки соединены соответственно с первой 16 и второй 17 входными шинами, а выход подключен к первому входу блока 6 совпадения, выход и втйрой вход которой соответственно соединены с входом инвертора 7 и третьей входной шиной 18, выход инвертора 7 через второй резистор 10 подключен к базе первого управляющего транзистора 3, эмиттер которого подключен к шине 19 источника питания, а коллектор - к первому вьшоду, третьего резистора 11, первый вывод четвертого резистора 12 соединен с выходом блока 6 совпадения, а второй вывод подключен к базе второго управляющего транзистора 4, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с шиной 19 источника питания и вторым выводом первого резистора 9, второй вывод третьего резистора 11 подключен к эмиттеру выходного транзистора 1, база которого соединена с общей шиной 13. Коллектор выходного транзистора 1 может быть подключен к второй выходной шине 15 через линейный (например

8458 - 2

резистор) или нелинейный (например

диод) элемент 20.

Транзисторный ключ также содержит третий управляющий транзистор 21, тип проводимости которого соответствует типу проводимости первого 3 и второго 4 управляющих транзисторов, дополнительный транзистор 22, . - тип проводимости которого соответст-

вует типу проводимости вспомогатель- ного транзистора 2, пятый 23 и шестой 24 резисторы, причем выход инвертора 7 через пятый резистор 23 подключен к базе третьего управляющего

, транзистора 21, эмиттер которого

соединен с шиной 19 источника пита-, ния, а коллектор через шестой резистор 24 подключен к базе дополнительного транзистора 22, коллектор и эмит тер которого соответственно соеди-, нены с базой и эмиттером вспомогательного транзистора 2.

Кроме того, транзисторньм ключ содержит четвертый управляющий тран-

, зистор 25, тип проводимости которого соответствует типу проводимости первого 3 и второго 4 управляющих тран- зисторов, диод 26, седьмой 27, восьмой 28 и девятый 29 резисторы, причем вькод инвертора 7 через седьмой резистор 27 соединен с базой четвертого управляющего транзистора 25, эмиттер которого подключен к шине 19 источника питания, а коллектор через восьмой резистор 28 соединен

5 с первьми выводами девятого резистора 29 И диода 26, вторые выводы которых соответственно подключены к общей шине 13 и коллектору выход- rforo транзистора 1.

Эмиттер каждого управляющего транзистора 3, 4, 21 и 25 может быть соединен через соответствующий дополнительный резистор 30-33 с шиной 19 источника питания и через

соответствующий конденсатор 34 - 37 подключен к общей шине 13.

Транзисторный ключ работает следующим .образом.

При подаче на первую 16 и вторую

17 вхбдные шины (фиг. 1) включающих сигналов управления на выходе блока 5 гальванической развязки устанавливается потенциал напряжения высокого уровня, который поступает

5 на первый вход блока 6 совпадения, на выходе которого (при наличии на третьей входной шине 18, предназна- ченной для дополнительного управле0

ния ключом, например, выключение ключа при наличии аварийной ситуации потенциала высокого уровня напряжения) появляется потенциал низкого уровня напряжения в результате чего транзистор 4 открывается и . в цепи базы транзистора 2 появляется ток, приводящий к отпиранию тран- .зистора 2, который включает транзистор 1 .

При наличии на первой 16 и второй 17 входных шинах выключающих сигналов управления или потенциала низкого уровня напряжения на третьей входной шине 18 на выходе лока

6сравнения устанавливается потенциал высокого уро вня напряжения,

в результате чего транзистор 4 запирается, что приводит к выключению транзистора 2. На выходе инвертора

7устанавливается потенциал низкого уровня, в результате чего транзистор 3 отпирается и к базе-эмиттеру переходу транзистора 1 прикладывается напряжение в запирающей полярности. При этом транзистор 1 выключается. Линейный или нелинейный элемент 20, включенный в цепь коллектора транзистора 1, обеспечивает снижение мощности, рассеиваемой на транзисторе 1, во включенном состоянии.

Повьшение быстродействия транзисторного ключа (фиг. 2) обеспечивается замыканием база-змиттерного перехода транзистора 2 в выключенном состоянии с помощью дополнительного транзистора 22, управление которым осуществляется третьим управляющим транзистором 21, состояние проводимости которого синф.азно с состоянием проводимости первого управляющего транзистора 3.

Дальнейшее повьш1ение быстродействия транзисторного ключа (фиг. 3) достигается форсированием рассасывания избыточного заряда в коллекторно области транзистора 1, для чего коллектор транзистора 1 через диод 26 и четвертый управляющий транзистор 25, который работает синофазно с первым 3 и третьим 21 управляющими транзисторами, подключается к шине 19 источника питания при выключении транзистора 1.

Помехоустойчивость транзисторного ключа может быть повьш1ена путем уменьшения влияния динамических брос ков тока, возникающих при коммута

218458

ции управляющих транзисторов 3, 4, 21 и 25, на работу схемы управления через внутреннее сопротивление источника питания и сопротивление шины

5 19 источника питания,с помощью подключения эмиттеров управляющих транзисторов 3, 4, 21 и 25 к шине 19 источника питания через соответствую щие резисторы 30 - 33 и конденсато10 ры 34 - 37, которые образуют интегрирующие цепи.

В предлагаемом транзисторном.ключе КПД вьш1е, чем в известных транзисторных ключах вследствие снижения .

J.5 потерь мощности в цепи управления, что достигается уменьшением числа база-эмиттерных переходов составного транзистора включаемых в цепь управления при включении ключа.

20

Форму-л а изобретения

1. Транзисторный ключ, содержащий выходной и вспомогательный транзисторы

одного типа проводимости, первый и второй управляющие транзисторы другого типа проводимости, блок галь ванической развязки, блок совпадения, инвертор, вентильный элемент, три резистода и общую шину, причем эмиттер выходного транзистора подключен к первой выходной шине и через вен- тильньй элемент - к второй выходной, шине и коллекторам выходного и вспомогательного транзисторов, база выходного транзистора соединена с эмиттером вспомогательного транзистора, база которого подключена к первому выводу первого резистора первый и второй входы блока гальванической развязки соединены соответст- венно с первой и второй входными {шинами, а выход подключен к первому входу блока совпадения, выход и второй вход которой соответственно соединены с входом инвертора и . третьей входной шиной, выход инвертора через второй резистор подключен к базе первого управляющего транзистора, эмиттер которого подключен к шине источника питания, а коллектор - к первому вьшоду третьего резистора, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения КПД, в него введен четвертый резистор, первый вывод которого соединен с выходом блока совпадения, а второй вывод подключен к базе второго управляющего транзистора, эмиттер

и коллектор которого соединены соответственно с шиной источника пита

ния и вторым выводом первого резистора, второй вывод третьего резис- тора подключен к эмиттеру выходного транзистора, база которого соеди- нена с общей шиной.

2.Ключ ПОП.1, отличающийся тем, что .коллектор вы- ходного транзистора подключен к второй выходной шине через линейный

или нелинейный элемент.

3.Ключ по пп. 1 и 2, о т л и- чающий ся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен третьим управляющим транзистором,

тип проводимости которого соответствует типу проводимости первого и второго управляющих транзисторов, дополнительные транзистором, тип проводимости которого соответствует типу проводимости вспомогательного транзистора, пятым и шестым резисто- рами, причем выход.инвертора через пятый резистор подключен к базе третьего управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с шиной источника питания, а коллектор через шестой резистор подключен к базе дополнительного транзистора, к оллектор и эмиттер которого соответственно соединены с базой и эмиттером вспомогательного транзистора.

4.Ключ по пп. 1 - 3 о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снаб-. жен четвертым управляющим транзистором, тип проводимости которого соответствует типу проводимости первого и второго управляюш;их транзисторов, диодом, седьмым, восьмым и девятым резисторами, причем выход инвертора через седьмой резистор соединен с базой четвертого управляющего транзистора эмиттер которого подключен к шине источни- ка питания, а коллектор через восьмой резистор соединен с первыми выводами девятого резистора и диода, вторые выводы которых соответственно подключены к общей шине и коллектору выходного транзистора.

5.Ключ по пп. 1 - 4, о т л и- чающийся тем, что, с целью повьш1ения помехоустойчивости, эмиттер каждого Управляющего транзистора через соответствующий дополнительный резистор соединен с шиной источника питания и через соответст конд енсатор подключен к общей шине.

ВНИИПИ Заказ 1138/60 Тираж 8.18 Подписное Филиал ПИП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение может быть использовано в импульсных усилителях мощности и инверторах. Цель изобретения- повышение КПД за счет снижения потерь мощности в цепи управления. Устройство содержит выходной 1, вспомогательный 2 транзисторы одно- .го типа проводимости и управляющие транзисторы 3 и 4 другого типа проводимости, блок 5 гальванической развязки, блок 6 совпадения, инвертор 7, вентильный элемент 8, резисторы 9-12, общую шину 13, выходные шины 14 и 15, входные шины 16, 17 и 18, шину 19 источника питания и нелинейный элемент 20 /например, диод/. Б описании представлены варианты схемы транзисторного ключа. Устройство повышает быстродействие за счет форсирования рассасывания избыточного заряда в коллекторной области транзистора 1. Помехоустойчивость повышается за счет уменьшения влияния динамических бросков тока, возникающих при коммутации управляющих транзисторов, на работу схемы управления. 4 з.п. ф-лы. 3 ил. 8 tf .0«. «