Полупроводниковый ключ Советский патент 1988 года по МПК H03K17/60 

ф1/г.

Изобретение относится к импульсной и силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например, в импульсных усилителях мощности,

Цель изобретения - повьшение надежности и КПД.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема полупроводникового

(0,5 мкс), а заканчиваться раньше- по сравнению с управляющим сигналом на втором выходе. Предварительные усилители 3 и 4 усиливают эти сигналы и возбуждают базовые цепи полупроводникового -прибора 1 и транзистора 2. Ключ отпирается, и в цепи нагрузки 10 протекает ток 1. С окончанием

ключа{ на фиг. 2 - временные диаграм-fo управляющего сигнала на втором выхомы работы ключа.

Ключ (фиг. 1) содержит полупровод- никовьй прибор 1, транзистор 2, первый 3 и второй 4 предварительные усилители, диод 5, резистор 6, стабили- 15 трон 7, конденсатор 8, блок 9 управде блока 9 начинается процесс запирания ключа. При этом подача прямого базового тока прекращается, и транзистор 2 спустя некоторое время tn tj - t запирается.

Так как цепь эмиттера прибора 1 размыкается, ток нагрузки коммутирует в цепь базы транзистора 2 через диод 5, и в конденсаторе 8 осуществляется накопление электрической энергии в течение полного времени выключения прибора 1. Так как обратный базовый ток равен току в выходной цепи прибора 1, напряжение на конденсаторе 8 Ut оказывается пропорциональным току нагрузки 10.

ления, нагрузку 10, шину 11

питания

и общую шину 12.

Полупроводниковый при бор 1 может быть выполнен в виде транзистора или запираемого тиристора (что является предпочтительным),

Полупроводниковый прибор 1 и транзистор 2 соединены последовательно. Первый и второй выходы блока 9 уп- ,равления соединены с первь.тми входами первого 3 и второго 4 предварительных усилителей соответственно, вторые входы усилителей 3 и 4 соединены с общей шиной 12, а первые выхо- ды - соответственно с управляющими выводами полупроводникового прибора 1 и транзистора 2, анод диода 5 соединен с управляющим вьшодом полупроводникового прибора 1, первый выход которого соединен с первым выводом нагрузки 10, второй вьюод которой соединен с эмиттером транзистора 2 и с общей шиной 12, второй выход усилителя 3 соединен с шиной 11 питания, первый вывод резистора 6 соединен с шиной 11 питания, а второй вывод - с вторым выходом усилителя 4 с катодом диода 5 и с первыми выво(0,5 мкс), а заканчиваться раньше- по сравнению с управляющим сигналом на втором выходе. Предварительные усилители 3 и 4 усиливают эти сигналы и возбуждают базовые цепи полупроводникового -прибора 1 и транзистора 2. Ключ отпирается, и в цепи нагрузки 10 протекает ток 1. С окончанием

управляющего сигнала на втором выхо5

0

5

0

5

0

де блока 9 начинается процесс запирания ключа. При этом подача прямого базового тока прекращается, и транзистор 2 спустя некоторое время tn tj - t запирается.

Так как цепь эмиттера прибора 1 размыкается, ток нагрузки коммутирует в цепь базы транзистора 2 через диод 5, и в конденсаторе 8 осуществляется накопление электрической энергии в течение полного времени выключения прибора 1. Так как обратный базовый ток равен току в выходной цепи прибора 1, напряжение на конденсаторе 8 Ut оказывается пропорциональным току нагрузки 10.

На этапе рассасыв ания избыточного заряда в приборе 1 напряжение на его втором выходе, а соответственно, и на коллекторе транзистора 2 возрастает до величины U. + U, где Ua - на- лпряжение на прямосмещенном диоде 5 Ч ,8 В) „ В момент времени t4 (фиг. 2) процесс рассасывания избыточных носителей в приборе 1 заканчивается, и его выходной ток начинает спадать. Напряжение на выходе прибора 1 нарастает вплоть до величины напряжения источника питания нагрузки (момент tj), а напряжение на транзисторе 2 спадает до нуля, так как все напряжение вьщеляется на приборе 1.

Введение дополнительных элементов

Изобретение относится к импульсной и силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например, в импульсных усилителях мощности. Цель изобретения - повышение надежности и КПД устройства. УстройIff, ство содержит последовательно соединенные транзистор 2 и полупроводниковый прибор 1, предварительные усилители 3 и 4 и диод 5. Полупроводниковый прибор 1 выполнен в виде запираемого тиристора. Введенные резистор 6, стабилитрон 7 и конденсатор 8 связаны таким образом, что при коммутации тиристора осуществляется накопление энергии и использование этой энергии для управления транзистором 2. Одновременно с этим обеспечивается регуляция тока базы транзистора 2 пропорционально току нагрузки 10. В результате достигается повышение экономичности и надежности работы уст- ройства в импульсных усилителях мощности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Ш сл 00 со 4 4 00

дами стабилитрона 7 и конденсатора 8, резистора 6, стабилитрона 7, конденвторые вьшоды которых соединены с общей шиной 12.

Ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии сигналы на выходах блока 9 отсутствуют, базовые потенциалы близки к нулю, и ключ разомкнут. Блок 9 управления, работающий в режиме автогенерадии или внешнего запуска, вьфабатывает два положительных импульса заданной дпи- тельности и скважности (фиг. 2, -t,). С целью уменьшения динамических потерь сигнал на первом выходе блока 9 может появляться несколько позже

50

55

сатора 8 и новьрс связей позволяет по сравнению с известным ключем использовать часть накапливаемой в приборе 1 электрической энергии для питания цепи базы транзистора 2, обеспечить регулировку тока базы транзис тора 2 пропорционально току нагрузки 10, изменять напряжение включения шунтирующей цепи базы прибора 1 пропорционально току нагрузки.

Этим достигается повьшение надежности и КПД полупроводникового ключа Дополнительный эффект достигается, если в ключе в качестве при0

5

сатора 8 и новьрс связей позволяет по сравнению с известным ключем использовать часть накапливаемой в приборе 1 электрической энергии для питания цепи базы транзистора 2, обеспечить регулировку тока базы транзистора 2 пропорционально току нагрузки 10, изменять напряжение включения шунтирующей цепи базы прибора 1 пропорционально току нагрузки.

Этим достигается повьшение надежности и КПД полупроводникового ключа Дополнительный эффект достигается, если в ключе в качестве прибора 1 используется запираемый по базе тиристор. В этом случае накапливаемый в конденсаторе 8 заряд автоматически изменяется пропорционально , току нагрузки, что дополнительно способствует повьшению надежности работы и снижению рассеиваемой мощноС ти в ключе.

Формула изобретения

1, Полупроводниковый ключ, содержащий последовательно соединенные полупроводниковый прибор и транзистор 15 первый и второй предварительные усилители, диод, блок управления, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами первого и второго предварительных усилителей со- 20 ответственно, вторые входы которых соединены с общей шиной, а первые выходы соединены соответственно с управляющими выводами полупроводниково%

JQ

го прибора и транзистора, анод диода соединен с управляющим выводом полупроводникового прибора, первый вывод которого соединен с первым выводом нагрузки, второй вывод которой соединен с эмиттером транзистора и с общей шиной, второй выход первого предварительного усилителя соединен iC шиной питания, отличающий- с я - тем, что, с целью повышения надежности и КПД, введены резистор, стабилитрон и конденсатор, первый вывод резистора соединен с шиной питания, а второй вывод - с вторым выходом второго предварительного

усилителя, с катодом диода и с пер- выми выводами стабилитрона и конденсатора, вторые выводы которых соединены с общей шиной.

2. Ключ поп. 1, отлича ю- щ и и с я тем, что полупроводнико- вьш прибор выполнен в виде запираемого тиристора.