Транзисторный ключ Советский патент 1987 года по МПК H03K17/60 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве силового ключа в преобразовательных устройствах различного назначения.

Цель изобретения - повышение КПД и быстродействия транзисторного клю за счет уменьшения степени насыщени составного транзистора при уменьшении тока нагрузки.

На чертеже представлена схема транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит со- ставной транзистор 1, первый 2, вто -рой 3 и третий 4 транзисторы, тип проводимости которьп-с соответствует типу ПРОВОД1-1МОСТИ составного транзистора 1., четвертьм 5, пятый 6 и шстой 7 транзисторы другого типа npo водимости, первый диод 8, датчик 9 тока и-девять резисторов 10-18, причем первый выход составного транзистора 1 соединен с первой выходной шиной 19 и через первый диод 8 с первым выводом первого резистора 10 и базой первого транзистора 2, змит (тер которого подключен к входу составного транзистора 1 и эмиттеру четвертого транзистора 5, коллектор которого через второй резистор 11 соединен с первой шиной 20 источни

а питания, а база подключена к базе ервого транзистора 2, коллектор которого через третий резистор 12 соеинен с второй шиной 21 источника

питания и первьми выводаш-i четвертого 13, пятого 14 и шестого 15 резисторов 5 второй вькод составного транзистора 1 подключен к общей шине 22 и через датчик 9 тока к второй выходной шине 23 и первому выводу седьмого резистора 16, второй вьюод которого соединен с первьгм вьшодом восьмого резистора 17 и эмиттером второго транзистора 3, база, которого, подключена к базе и коллектору третьего транзистора 4, эмиттер которого соединен с общей шиной 22 второй вывод пятого резистора 14, подключен к эмиттеру пятого транзистора 6, база которого соединена с базой и коллектором шестого транзистора 7, эмиттер которого подключен к второму выводу шестого резистора 15, первый вывод девятого резистора 18 соединен с входной шиной 24J второй вьгаоД первого резистора tO подключен к первой шине 20 источника питания и второму

5

0

5

0

5

0

ВОСЬМОГО резистора 17, второй вывод четвертого резистора 13 соединен с коллектором третьего транзистора 4s база четвертого транзистора 5 подключена к коллектору пятого, транзистора 6, коллектор второго транзистора 3 соединен с коллектором шестого транзистора 7 и вторым выводом девятого резистора 18.

Кроме того, составной транзистор 1 содержит седьмой 25 и восьмой 26 транзисторы, второй диод 27, десятый 28 и одиннадцатьш 29 резисторы, причем коллекторы седьмого 25 и восьмого 26 транзисторов соединены с первым выходом составного транзистора, 1, вход которого подключен к базе седьмого транзистора 25 и через де- сятьш резистор 28 и второй диод 27, которь е соединены параллельно, к первому выводу одиннадцатого резистора 295 эмиттеру седьмого транзистора 25 и базе восьмого транзистора 26, эмиттер котррого соединен с вторым выводом одиннадцатого резистора 29 и вторым выходом составного транзистора 1,

Транзисторньш ключ работает, следующим образом.

При сигнале 1 на входной шине 24 (входная шина 24 подключена к второй -шине 21 источника питания) заперты транзисторы 2, 6 и 7, транзисторы 3,4 и 5 открыты, составной транзг- - стор 1 заперт отрицательным смещением на эмиттерном переходе. Ключ разомкнут.

При поступлении сигнала О на входную шину 24 (замыкание входной пшны 24 на общую шину 22) включаются транзисторы 6 и 7, транзистор 5 запирается, транзистор 2 насып ается и обеспечивает форсированное вклю чение составного транзистора 1. Ток нагрузки начинает протекать по цепи: выходная шина 19 - цепь коллектор - эмиттер составного транзистора 1 - датчик тока 9 - выходная шина 23.

П переходит в открытое состояние. По окончании процесса включения составного транзистора 1 (2-3 мкс) входную шину 24 необходимо отключить .(отсутствие сигнала управления на

е входной шине 24). Б открытом состоянии ключа во всем диапазоне тока нагрузки коллекторньй ток транзистора 6 поддерживается пропорциональным току нагрузки с начальньи смещением

15 /

(R

.6+,7 ) +

+iHR,R,5/R,6R. ,,

где , - напряжение запирающего источника, подключенного к шине 20 и общей шине 22; R - сопротивление резистора.

Здесь и в дальнейшем изложении цифровые индексы при R, Ug, и Ь, относятся к соответственно обозначенным на чертеже элементам. При этом исключается перенасьш5ение составного транзистора 1 при малых токах нагрузки, что позволяет увеличить быстродействие при выключении и уменьшить суммарные тепловые потери в ключе.

Величина тока I определяется при минимальном токе нагрузки

о

CU,,,)/(R

28 2 3 г Э2

Для обеспечения экономического режима работы (малых суммарных тепловых потерь) ключа необходимо, чтобы прямое напряжение диода 8 превышало напряжение база - эмиттер транзистора 2, что достигается применением диода 8 с большим прямым напряжением или последовательным включе25

транзистора, эмиттер которого подк чен к входу составного транзистора эмиттеру четвертого транзистора, к лектор которого через второй резис соединен с первой шиной источника тания, а база подключена к базе пе вого транзистора, коллектор которо через третий резистор соединен с в рой шиной источника питания и перв ми выводами четвертого, пятого и шестого резисторов, второй выход с ставного транзистора подключен к о щей шине и через датчик тока к вто рой выходной шине и первому вьшоду седьмого резистора, второй выход к торого соединен с первым выводом в мого резистора и эмиттером второго транзистора, база которого подключена к базе и коллектору третьего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, второй вьшод пятого резистора подключен к эмиттеру пятого транзистора, база кото рого соединена с базой и коллектор шестого транзистора, эмиттер котор го подключен к второму выводу шест го резистора, первьй вывод девятог резистора соединен с входной шиной отличающийся тем, что.

-- .--. - л . f f V - ъл - vv ... . ...v m. ,ОЛV «i C 14/ U XJ. ri. v 1 V-l A Л Л

нием двух диодов (пунктир на чертеже). с целью повышения КПД и быстродейПри поступлении сигнала 1 на входную шину 24 запираются транзисторы 2, 6 и 7, включается транзистор 5, и отрицательным напряжением на эмиттерном переходе отключается составной транзистор 1. Ключ пере- |ХОдит в запертое состояние.

КПД и быстродействие предлагаемого транзисторного ключа вьш1е, чем у известных за счет уменьшения степени насыщения составного транзистора при уменьшении тока нагрузки.

Формула изобретения

1. Транзисторньй ключ, содержащий составной транзистор, первьй, второй и третий транзисторы, тип проводимости которых соответствует типу проводимости составного транзистора, четвертьш, пятьй и шестой транзисторы другого типа проводимости, первьй диод, датчик тока и девять резисторов.

35

40

45

50

55

ствия, второй вывод первого резист ра подключен к первой шине источник питания и второму выводу восьмого резистора, второй вывод четвертого резистора соединен с коллектором тр тьего транзистора, база четвертого транзистора подключена к коллектору пятого транзистора, коллектор второ транзистора соединен с коллектором шестого транзистора и вторым выводо девятого резистора.

2, Ключ по п. 1, о т л и ч а ю- |Щ и и с я там, что составной транзи стор содержит седьмой и восьмой транзисторы, второй диод, десятьй и одиннадцатый резисторы, коллекторы седьмого и восьмого транзисторов соединены с первым выходом соста ного транзистора, вход которого под ключен к базе седьмого транзистора и через десятый резистор и второй диод, которые соединены параллельно к первому выводу одиннадцатого рези стора, эмиттеру седьмого транзистор и базе восьмого транзистора, эмитте которого соединен с вторым йыводом (Одиннадцатого резистора и вторым вы ходом составного транзистора.

первый выход составного транзистора соединен с первой выходной шиной и через первый диод с первым выводом первого резистора и базой первого

O

5

0

5

транзистора, эмиттер которого подключен к входу составного транзистора и эмиттеру четвертого транзистора, коллектор которого через второй резистор соединен с первой шиной источника питания, а база подключена к базе первого транзистора, коллектор которого через третий резистор соединен с второй шиной источника питания и первьг- ми выводами четвертого, пятого и шестого резисторов, второй выход составного транзистора подключен к общей шине и через датчик тока к второй выходной шине и первому вьшоду седьмого резистора, второй выход которого соединен с первым выводом восьмого резистора и эмиттером второго транзистора, база которого подключена к базе и коллектору третьего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, второй вьшод пятого резистора подключен к эмиттеру пятого транзистора, база которого соединена с базой и коллектором шестого транзистора, эмиттер которого подключен к второму выводу шестого резистора, первьй вывод девятого резистора соединен с входной шиной, отличающийся тем, что.

ЛV «i C 14/ U XJ. ri. v 1 V-l A Л Л

ствия, второй вывод первого резистора подключен к первой шине источника питания и второму выводу восьмого резистора, второй вывод четвертого резистора соединен с коллектором третьего транзистора, база четвертого транзистора подключена к коллектору пятого транзистора, коллектор второго транзистора соединен с коллектором шестого транзистора и вторым выводом девятого резистора.

2, Ключ по п. 1, о т л и ч а ю- |Щ и и с я там, что составной транзистор содержит седьмой и восьмой транзисторы, второй диод, десятьй и одиннадцатый резисторы, коллекторы седьмого и восьмого транзисторов соединены с первым выходом составного транзистора, вход которого подключен к базе седьмого транзистора и через десятый резистор и второй диод, которые соединены параллельно, к первому выводу одиннадцатого резистора, эмиттеру седьмого транзистора и базе восьмого транзистора, эмиттер которого соединен с вторым йыводом (Одиннадцатого резистора и вторым вы-- ходом составного транзистора.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве силового ключа в преобразовательных устройствах различного назначения. Цель изобретения - повышение КПД и быстродействия транзисторного ключа. Устройство содержит составной транзистор 1, транзисторы 2,3,4, тип проводимости которых соответствует типу проводимости составного транзистора 1, три транзистора 5,6,7 другого типа проводимости, диод, датчик тока и резисторы. Соединение указанных элементов определенным образом {введение новых взаимосвязей) позволяет снизить суммарные тепловые потери и уменьшить степень насьщения составного транзистора и ток нагрузки. 1 ил. о ё (Л О/ 23(