Магнитно-транзисторный ключ Советский патент 1988 года по МПК H03K17/60 

(Л

Изобретение может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Магнитртранзисторный ключ (МТК) содержит силовой трянзШ ор ( СТ) I ,управляющие т ранзисторы 2, 3, диоды 4-7, 23, ограничитель 8 тока, трансформатор 9 тока, конденсаторы 10, 24, ограничитель П длительности, резисторы 12, 25, 28, 29, выходные шины 13, 14, 21, шины 15, 16 питания, формирователь 17 импульсов, входные шины 18, 19, блок 20 блокировки, тран зисторы 22, 26, 27, элемент 2 И-НЕ 30, инвертор 31, повторители 32, 33. МТК формирует дополнительный выходной сигнал, характеризующий состояние СТ 1, и может принимать сигнал, запрещающий включение СТ 1. МТК имеет повышенную надежность. 5 з.п. ф-лы, 1 ил..

со CD

00 оо

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Цель изобретения - повышение надеж-- и второй входы которого подключены

нести магнитотранзисторного ключа за счет выключения силового транзистора при превышении длительности его открытого состояния заданного значения.

На чертеже представлена схема нитотранзисторного ключа. : Магнитотраизисторный ключ содержит |сШ1Овой транзистор 1, первьй и второй {управляющие транзисторы 2 и 3, четыре диода 4-7, ограничител:ь 8 тока, транс-15 форматор 9 тока, первый конденсатор 10, ограничитель 11 длительности, пер- ый резистор 12, причем змиттер силового трансформатора 1 подключен к

соответственно к первой и второй входным шинам 18 и 19, первый и вто рой питающие выводы блока 20 блокировки соединены соответственно с п вой и второй шинами 15 и 16 питания а вход и выход соответственно подкл чены к коллектору второго управляющ го транзистора 3 и дополнительной в ходной шине 21,

Ограничитель I1 длительности содержит первый дополнительный транзи тор 22, пятый диод 23, второй конд сатор 24 и второй резистор 25, причем первый вывод второго конденсато

Цервой выходной шине 13 и первым выво-20 рэ 24 подключен к первому входу огра|дам первого диода 4 и первого конден атора 10, вторые выводы которых сое|динены с одним выводом первой обмотки

Ьгрансформатора 9 тока, другой вывод

КОТОРОЙ подключен у. базе силового

транзистора 1, коллектор которого

ничителя 11 длительности, первому вьг- воду пятого диода 23, эмиттеру первого дополнительного транзистора 22 и второму выходу ограничителя 11 дли- 25 тельности, первый выход которого соединен с коллектором первого дополнительного транзистора 22, база которого подключена к второму вьшоду пятого диода 23, второму выводу второго конденсатора 24 и через второй резистор 25 - к второму входу ограничителя 11 длительности.

1через вторую обмотку трансформатора Тока соединен с второй выходной |пиной 14, первый вывод третьей обмот- |ки трансформатора 9 тока через вто- ой диод 5 подключен к первой шине 115 питания и эмиттерам первого и второго управляющих транзисторов 2 и 3, шина 16 питания через ограни- (читель 8 тока соединена с одним вьшо- ром третьего диода 6, другой вывод jtcoTOporo подключен к второму выводу гретьей обмотки трансформатора 9 тока и через его четверт ую обмотку - :к коллектору первого управляющего транзистора 2, первый вьюод четверти- |го диода 7 подключен к первому выводу йятой обмотки трансформатора 9 тока, первый и второй выводы шестой обмотки трансформатора 9 тока соответствен Но соединены с первым и вторым входами ограничителя 11 длительности, первый и второй выходы которого соответственно подключены к коллектору и эмиттеру первого управляющего тран- зистора 2, первый резистор 12 включен параллельно переходу база - эмит- гер силового транзистора 1, второй вывод четвертого диода 7 соединен с второй шиной 16 питания, второй вывод пятой обмотки трансформатора 9 тока подключен к коллектору второго управляющего транзистора 3, базы .первого и второго управляющих тран-

эисторов 2 и 3 соединены cooTBeTCT- веяно с первым и вторым выходами формирователя 17 импульсов, первый

и второй входы которого подключены

соответственно к первой и второй входным шинам 18 и 19, первый и второй питающие выводы блока 20 блокировки соединены соответственно с первой и второй шинами 15 и 16 питания, а вход и выход соответственно подключены к коллектору второго управляющего транзистора 3 и дополнительной выходной шине 21,

Ограничитель I1 длительности содержит первый дополнительный транзистор 22, пятый диод 23, второй конденсатор 24 и второй резистор 25, причем первый вывод второго конденсато-

0 5 0 5 п

ничителя 11 длительности, первому вьг- воду пятого диода 23, эмиттеру первого дополнительного транзистора 22 и второму выходу ограничителя 11 дли- 5 тельности, первый выход которого соединен с коллектором первого дополнительного транзистора 22, база которого подключена к второму вьшоду пятого диода 23, второму выводу второго конденсатора 24 и через второй резистор 25 - к второму входу ограничителя 11 длительности.

Ограничитель 8 тока содержит второй и третий дополнительные транзисторы 26 и 27, проводимость которых противоположна проводимости первого управляющего транзистора 2, третий и четвертый резисторы 28 и 29, при- |чем эмиттер второго дополнительного транзистора 26 соединен с первым выводом третьего резистора 28 и одним выводом ограничителя 8 тока, другой вывод которого подключен к коллектору третьего дополнительного транзистора 27, эмиттер которого соединен с вторым выводом третьего резистора 28 и базой второго дополнительного транзистора 26, коллектор которого подключен к базе третьего дополнительного транзистора 27 и через четвертый резистор 29 - к первой шине 15 питания.

Формирователь 17 импульсов содер жит элемент 2 И-НЕ 30, инвертор 31, первый и второй повторители 32 и 33, причем первый и второй входы формирователя 17 импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 2 И-НЕ 30, выход которого подключен к входу инвертора 31 и

через первьш повторитель 32 - к первому выходу формирователя 17 импульсов, второй выход которого соединен с выходом второго повторителя 33 вход которого подключен к выходу инвертора 31.

Блок 20 блокировки содержит четветый дополнительный транзистор 34, проводимость которого противоположна проводимости второго управляющего транзистора 3, инвертор 35, гаестой диод 36, пятый и шестой резисторы 37 и 38, причем коллектор четвертого

дополнительного транзистора 34 соеди- д изменяется на противоположную. Под

нен с первым выводом пятого резистора 37 и через инвертор - с выходом блока 20 блокировки, вход которого через шестой резистор 38 подключен к первому выводу шестого диода 36 и базе четвертого дополнительного транзистора 34, змиттер которого соедиг нен с вторым выводом шестого диода 36 и вторым питающим выводом блока 20 блокировки, первый питающий вывод которого подключен к второму выводу пятого резистора 37.

Магнитотранзисторный ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии транзисторы 1 и 3 закрыты, а транзисторы 2 открыты, при этом в четвертой обмотке трансформатора 9 тока протекает размагничивающий ток, величина которого определяется параметрами ограничителя 8 тока. На вмне 19 присутствует сигнал логической единицы, на шине 18 - логического нуля. При подаче на шину 18 сигнала логической единицы формирователь 17 выключает транзистор 2 и включает транзистор 3, в результате чего полярность напряжений на первой обмотке трансформатора 9 тока становится открывающей дпя транзистора I, и через вторую обмотку начинает протекать ток коллектора транзистора 1, что из-за наличия цепи положительной обратной связи через первую и вторую обмотки токового трансформатора 9 вызьгеает лавинообразное насыщение транзистора 1. Базовый ток транзистора 1 протекает через диод 4, вызывая на нем падение напряжения, от которого заряжается конденсатор 10. При подаче на шину 18 сигнала логического нуля сигналы на выходах формирователя 17 выключают транзистор 3 и включают транзистор 2, это приводит к тому,

что последовательно включенные третья и четвертая обмотки оказываются закороченными через коллектор- эмиттерный переход транзистора 2 и диод 5, напряжение на первой обмотке скачкообразно уменьшается, и под действием разности напряжений конденсатора 10 и остаточного напряжения первой обмотки начинается процесс форсированного рассасывания силового транзистора 1, после окончания которого полярность на всех обмотках токового трансформатора 9

0

5

0

5

0

5

0

5

действием этого обратного напряжения и осуществляется процесс перемагничи- вания сердечника токового трансформатора 9 через ограничитель 8 тока от источника питания.

Наличие резистора 12 позволяет снизить обратное напряжение база - змиттер транзистора 1 до допустимого уровня. Параметры ограничителя 8 тока выбираются твкими, чтобы ток пере- магничивания создавал на нем доста г . точно малое падение напряжения, огра ничение .этого тока осуществляется лишь в конце цикла, когда процесс пе- ремагничивания уже полностью закончен. Таким образом, время перемагни- чивания сокращается до минимума. Если

длительность открытого состояния

лового транзистора I по какой-либо причине превьшшет установленную, определяемую параметрами ограничителя 11 длительности, то третья и четвертая обмотки закорачиваются через выходы ограничителя 11 длительности и диод 5, и транзистор I выключается. Таким образом парируются кратковременные сбои в цепях источника питания или источника входного сигнала, что позволяет свести до минимума за- пасы по параметрам силового транзистора и его нагрузки, а также исключить аварийные режимы работы элементов устройства, т.е. повысить его надежность.

В устройстве имеется блок 20 блокировки, на выходе которого присутствует сигнал логического нуля в моменты времени, пока открыт транзистор 1, сигнал о состоянии которого снимается с пятой обмотки токового трансформатора 9 и поступает на вход 20 блокировки. Для получения эффекта защиты силового транзистора 1 от сквозного тока обязательно наличиедругого аналогичного устройства с выхода блока 7.0 блокировки которого поступает сигнал логического нуля на шину 19, запрещая включение тран аистора I независимо от состояния сигналов управления на шине 18.

Таким образом, предлагаемое устройство формирует дополнительный ВЬР- ходной сигнал, характеризующий состояние силового транзистора 1, и может принимать сигнал, запрещающий включение силового транзистора 1.

Надежность предлагаемого магнито- транзисторного ключа выше, чем у из- вестных, за счет выключения силового транзистора при превьшении длительности его открытого состояния заданного значения.

Формула изобретения

денсатора, вторые выводы которых соединены с одним выводом первой обмотки трансформатора тока, другой вывод которого подключен к базе силового транзистора, коллектор.которого через вторую обмотку трансформатора ;тока соединен, с второй выходной ши- ;мой, первый вывод третьей обмотки I трансформатора тока через второй (диод подключен к первой шине питания ;и эмиттерам первого и второго управ- |ляющих транзисторов, вторая шина питания через ограничитель тока соединена с одним выводом третьего диода, другой вывод которого подключен к второму выводу третьей обмотки трансформатора тока и через его чет- верт-ук обмотку - к коллектору первого управляющего транзистора, база которого соединена с первой входной шиной, первьй вывод четвертого диода подключен к первому выводу пятой обмотки трансформатора тока, отличающий с я тем, что, с целью

50 третьего резистора и базой второго дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к базе третьего дополнительного транзистора и через четвертый резистор - к первой

повьшения надежности,, введены ограни- ggпгине питания, читель длительности и первый резис- 4.Ключ по п.1, отличаютор, причем проводимость второгощ и и с я тем, что, с целью расширеуправляющего транзистора соответству-ния функциональных возможностей, ввеет проводимости первого управляющегодекы формирователь импульсов и блок

10

980816

транзистора, первый и второй выводы шестой обмотки трансформатора тока соответственно соединены с первым и вторым входами ограничителя длитель- - ности, первый и второй выходы которого соответственно подключены к коллектору и эмиттеру первого управляющего транзистора, первый резистор включен параллельно переходу база - эмиттер силового транзистора, второ- вывод четвертого диода соединен с второй шиной питания, второй вывод пятой обмотки трансформатора тока подключен к коллектору второго управляющего транзистора ,база которого соединена с второй входной шиной,

15

20

25раничителя длительности, первому выво- ду пятого диода, эмиттеру первого дополнительного транзистора и второ- му выходу ограничителя длительности, первый выход которого соединен с кол- золектором первого дополнительного

транзистора, база которого подключена к второму выводу 1ТЯТОГО диода, второму выводу второго когзденсатора и через второй резистор - к второму вхо

у ограничителя длительности.

З.Ключ поп,, отличающийся тем, что ограничитель тока содержит второй и третий дополнительные транзисторы, проводимости ко-

торых противоположны проводимости первого управляющего транзистора, третий и четвертьй резисторы, причем эмиттер второго дополнительного транзистора соединен с первым выводом

третьего резистора и одним выводом ограничителя тока, другой вывод которого подключен к коллектору третьего дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом

третьего резистора и базой второго дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к базе третьего дополнительного транзистора и через четвертый резистор - к первой

пгине питания, 4.Ключ по п.1, отличаюблокировки, причем базы первого и второго управляющих транзисторов сое- дииены соответственио с первым и вторым выходами формирователя импульсов, первый и второй входы которого подключены соответственно к первой и второй входным шинам, первый и второй питающие выводы блока блокировки соединены соответственно с первой и ВТОрой шинами питания, а вход и выход со соответственно подключены к коллектору второго управляющего транзистора и дополнительной выходной шине,

8

соединен с выходом второго

повторителя, вход которого подключен к выходу инве15тора,

6.Ключ по п.4,отличающий с я тем, что блок блокировки содержит четвертый дополнительный транзистор, проводимость которого противоположна проводимости второго управляющего транзистора, инвертор, шестой диод, пятый и шестой резисторы, причем коллектор четвертого дополнительного транзистора соединен с первым выводом пятого резистора и через инвертор - с выходом блока блокировки, вход которого через шестой резистор подключен к первому выводу шестого диода к базе четвертого дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом шестого диода и вторым питающим выводом блока блокировки, первый питающий вывод которого подключен к второму выводу пятого резистора.