Транзисторный ключ Советский патент 1986 года по МПК H03K17/60 

может быть использован стабилитрон. Устройство также включает шины: об- тую 10, 1 и 12 первого источника напряжения, 14 второго источника напряжения, входную 15, нагрузку 13. Усилитель 2 мощности содержит усилитель 16 постоянного тока, транзисторы 17 и 18 разного типа проводимос Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, в регуляторах напряжения, усилителях мощности, инверторах тока и напряжения.

Цель изобретения - повышение КПД транзисторного ключа за счет уменьшения мощности, рассеиваемой на силовом .транзисторе во включенном состоянии и при выключении.

На фиг. 1 представлена схема тразисторного ключа; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов на выходе отдельных элементов транзисторного ключа.

Транзисторньш ключ содержит силовой транзистор 1, например, сос - тавной транзистор, выполненный по схеме Дарлингтона, усилитель 2 мош- ности, первый 3 и второй 4 ), источник 5 тока, демпфирующую цепь 6, блок 7 задержки, элемент ЗАПРЕТ и нелинейный элемент 9, стабилитрон, причем коллектор силового транзистора 1 соединен с первыми выводами первого диода 3 и демпфирующей цепи 6,. эмиттер подключен к общей шине 10, а база - к выходу усилителя 2 мощности, первый и второй питающие выводы которого соедииены соответственно с первой 11 и второй 12 шинами первого источника напряжения, второй вывод первого диода 3 подключен к первом выводу второго диода 4 и первому выходу источника 5 тока, второй вывод демпфиру- цепи 6 через нагрузку 13 со-. единен с щиной 14 второго источника напряжения, база силового транзистора 1 через нелинейный элемент 9 подключена к первому входу источника 5 тока, второй вход которого сое динен с выходом элемента ЗАПРЕТ 8„

239855

ти, резисторы 19 и 20. Источник 5 тока содержит транзисторы 21 и 22 одного типа проводимости, транзистор 23 другого типа проводимости, резистор 24, Блок 7 задержки содержит пороговый элемент 25, конденсатор 26, резистор27.Элемент.8ЗАПРЕТ вьтол- нен на элементахИ-НЕ 28 и 29.2 ил.

первый вход которого подключен к входной шине 15 и первому входу блока 7 задержки, второй вход которого соединен с общей шиной 10, второй

вход элемента ЗАПРЕТ 8 подключен к входу усилителя 2 мощности и выходу блока 7 задержки, второй выход источника 5 тока соединен с вторым выводом второго диода 4 и с перврй

шиной 51 первого источника питания.

Усилитель 2 мощности содержит усилитель 16 постоянного транзистора 17 и 18 разного типа проводимости, два резистора 19 и

20, причем вход усилителя 16 постоянного Toix .- подключен к входу усилителя 2 ,, коллекторы транзисторов 17 и 1В через соответствующие резисторы 19 и 20 соединены с питаташими выводами усилителя 16 посто- .чнного тока и усилителя 2 мощности, базы транзисторов 17 и 18 объединены и подкпючены к выходу усилителя 16 постоянного тока, эмиттеры транзисторов 17 и 18 объединены и подключены к выходу усилителя 2 мощности.

Источник 5 тока содержит первый 2 и второй 22 транзисторы одного типа проводимости, которые включены

по схеме токового зеркала,третий транзистор 23 другого типа проводимости и резистор 24, причем эмиттеры первого 21 и второго 22 транзисторов объединены и подключены к вто-

рому выходу источника 5 тока, первый выход которого соединен с коллекто- ром первого транзистора 21, база которого подключена к базе и коллектору второго транзистора 22 и коллектору третьего транзистора 23, база которого соединена с первым входом источника 5 тока, второй вход которо3

го через резистор 24 соединен с эмиттером третьего транзистора 23,

Блок 7 задержки содержит пороговый элемент 25, конденсатор 26 и резистор 27, причем выход порогового элемента 25 соединен с выходом блока 7 задержки, первый вход которого через резистор 27 подколочен к входу порогового элемента 25 и первому выводу конденсатора 26, .второй вывод которого соединен с вторым входом блока 7 задержки.

Элемент ЗАПРЕТ 8 выполнен на двух элементах И-НЕ 28 и 29, причем выход первого элемента И-НЕ 28 соединен с выходом :элемента ЗАПРЕТ 8, первый вход которого подключен к первому и второму входам второго элемента И-НЕ 29, выход которого подключен к первому входу первого элемента И-НЕ 28, второй вход которого соединен с вторым входом элемента ЗАПРЕТ 8.

.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

Входной сигнал (фиг. 2(1), посту пающий на входную шину 15, проходя через блок 7 задержки, сдвигается во времени на величину , усиливается усилителем 2 мощности и в виде напряжения управления (фиг. 26) подается на базу силового транзистора 1. Одновременно с этим входной (фиг. 2(1) и задержанный (фиг. 22) сигналы напряжение на входе порогового элемента 25 характеризуется эпюрой фиг. 20) поступают соответственно на первый и второй входы элемента ЗАПРЕТ. 8 (напряжение на выходе элемента И-НЕ 29 характеризуется эпюрой фиг. 20), на выходе которого формируется низкий уровень напряжения (фиг. 2о), разрешающий по первому входу работу источника 5 тока (форма тока коллектора транзистора 23 приведена на фиг. 2ж). На второй вход источника 5 тока поступает потенциал, равный разности падения на переходе база - эмиттер насыщенного силового транзистора 1 и падения напряжения на нелинейном элементе 9. Поскольку напряжение база - эмиттер силового транзистора 1 несет информацию о величине его коллекторного тока, то параметры нелинейного элемента 9 и источника 5 тока выбираютс таким образом, чтобы на выходе источника 5 тока устанавливалась необходимая величина тока для заданного

5

10

20

- 25

30

35

40

, 45 50я 55 12398554

времени задержки, обеспечиваюшая независимость относительных потерь мощности на выключение в силовом транзисторе I от величины тока нагрузки 13.

Таким образом, перед выключением силового транзистора 1 на временном интервале, равном времени задержки, через него и диод 3 протекает ток (фиг, 2з), приводящий к накоплению избыточного заряда в базе последнего. Поэтому с момента подачи запирающего сигнала на базу силового транзистора 1 до момента восстанов- 15 ления запирающих свойств диода 3 падение напряжения на диоде 3 порядка одного вольта и потенциал коллектора силового транзистора 1 фиксируются на уровне, равном сумме напряжения первого источника напряжения, подключенного в шине 11, и прямого падения напряжения на диоде 4. Поскольку эта величина существенно меньше напряжения второго источника напряжения, подключенного к шине 14, то формируется благоприятная траектория выключения силового транзистора 1 и существенно снижаются коммутационные потери в нем при включении.

Регулировка же тока через диод 3 (фиг. 23) в функции тока коллектора силового транзистора 1 (фиг. 2ц) приводит к регулированию избыточного заряда, накапливаемого в диоде 3, а следовательно, и времени задержки нарастания напряжения на силовом транзисторе 1 (фиг. 2к) лишь на время, необходимое для спада коллекторного Tofca (фиг. 2и.) до нуля, что позволяет дополнительно уменьшить потери мощности в силовом транзисторе 1 .

КПД предлагаемого транзисторного ключа Bbmie, чем у известных транзисторных ключей за счет уменьшения мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе во вк люченном состоянии и при выключении.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, усилитель мощности, первый и второй диоды, источник тока, демпфирующую цепь, входную шину, коллектор силового транзистора соединен с первыми выводами первого

диода и демпфир5гтщей цепи, эмиттер подключен к общей шине, а база - к выходу усилителя мощности, первый и второй питающие выводы которого соединены соответственно с первой и второй шинами первого источника напряжения, второй вывод первого диода подключен к первому выводу второго диода и первому выходу источника тока, второй вывод демпфирующей цепи через нагрузку соединен с шиной второго источника напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьцпения КПД, в него введены блок задержки, элемент ЗАПРЕТ - и нелинейный элемент, а источник

А it i.))( Ifit

ь« tg t.-ts г-, tg

Ttf p

Фиг.2

Редактор A. Шандор

Составитель Д. Иванов

Техред Н.БО1тк.ало Корректор Л. Патай

Заказ 3408/56Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государ-ственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

то-ка снабжен первым и вторым входами причем база силового транзистора через нелинейный эле.мент подключена

5 к первому входу источника тока, второй вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ, первый вход которого подключен к входной шине и перво- ,му входу блока задержки, второй вход

10 которого соединен с общей щиной, второй вход элемента ЗАПРЕТ подключен к входу усилителя и выходу блока задержки, второй выход источника тока соединен с вторым выводом

15 второго диода и с первой пт- ной первого источника напряжения.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в регуляторах напряжения, усилителях мощности, инверторах тока и напряжения . Цель изобретения - повьше. ние КПД транзисторного ключа за счет уменьшения мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе во включенном состоянии и при выключении. Для этого в устройство, содержащее силовой транзистор I, усилитель 2 мощности, диоды 3 и 4, источник 5 тока, демпфирующую цепь 6, введены блок 7 задержки, элемент 8 ЗАПРЕТ, нелиней.ный элемент 9, В качестве элемента I