Полупроводниковый ключ Советский патент 1988 года по МПК H03K17/60 

пл.

7/

0) 4;

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных усилителях мощности преобразователях частоты и автономных инверторах тока и напряжения.

Цель изобретения - упрощение полупроводиикового ключа за счет уменьшения количества элементов.

На чертеже представлена схема полупроводникового ключа. Полупроводниковый ключ содержит составной транзистор 1, первый 2, второй 3 и третий 4 транзисторы одного типа проводимости, четвертый 5, пятый 6 и шее- той 7 транзисторы другого типа проводимости, первый 8 и второй 9 компараторы, оптронный ключ 10, пять диодов 11 - 15, три конденсатора 16 - 18, семь резисторов 19 - 25 и предо- хранитель 26. При этом первый и второй выходы составного транзистора 1 подключены соответственно к выходной 27 и общей 28 шинам, а вход через предохранитель 26 - к первому выводу первого резистора 19, второй вывод которого соединен с эмиттерами перво 2 и четвертого 5 транзисторов, базы которых подключены к коллектору пятого транзистора 6 и через второй резистор 20 соединены с коллектором четвертого транзистора 5 и первой шиной 29 питания. Коллектор первого транзистора 2 подключен к второй шине 30 питания, эмиттеру пятого транзистора 6 и череэ третий резистор 21 к базе пятого транзистора 6 и одному вьгооду четвертого резистора 22, другой вывод которого соединен с выходом первого компаратора 8, вход которого через оптронный ключ 10 под ключен к шине 31 управления. Первый вывод первого резистора 19 через пятый резистор 23 подключен к входу второго компаратора 9, выход которого соединен с базой второго транзистора 3 и через первый конденсатор 16 с базой третьего транзистора 4 и одним выводом первого диода 11, другой вывод которого подключен к общей шине 28. Входы стробирования первого 8 и второго 9 компараторов соединены соответственно с коллекторами второго 3 и третьего 4 транзисторов, эмиттеры которых подключены соответственно через шестой 24 и седьмой 25 резисторы к общей шине 28.Эмиттер шестого транзистора 7 соединен с змиттером четвертого транзистора 5

0

5 0 5

0

5

0

5

0

5

и через второй диод 12 с первым выводом третьего диода 13 и одним выводом второго конденсатора 17, другой вывод которого подключен к общей шине 28, коллектору шестого транзистора 7 и одному выводу третьего конденсатора 18, другой вывод которого соединен с первым выводом четвертого диода 14 и через пятый диод 15 с входом второго компаратора 9. Второй вывод четвертого диода 14 подключен к второму выводу третьего диода 13, базе шестого транзистора 7 и второй пшне 30 питания.

Полупроводниковый ключ работает следующим.образом.

В исходном состоянии входное напряжение полупроводникового ключа равно нулю, на выходе компаратора 8 присутствует напряжение положительной полярности, равное напряжению на второй шине 30 питания. Транзисторы 6,2 и 7 закрьп ы, транзис тор 5 открыт, к переходам база - эмиттер составного транзистора 1 прикладывается обратное напряжение, удерживающее его в режиме отсечки. На выходе компаратора 9 присутствует напряжение ОВ, при этом транзисторы 3 и 4 закрыты и входы стробирования компараторов 8 и 9 отключены от общей шины 28. Конденсаторы 17 и 18 заряжены примерно до напряжения на второй шине 30 питания.

При изменении сигнала на шине 31 управления компаратор 8 перебрасывается в другое устойчивое состояние и на его выходе появляется напряжение, Слизкое к ОВ. Транзисторы 6 и 2 открываются, а транзистор 5 закрывается.

На выходе схемы управления и, соответственно, входе составного транзистора I присутствует напряжение положительной полярности. Составной транзистор 1 открывается и подключает выходную шину 27 к общей щине 28. Транзистор 7 закрыт. Диод 12 закрыт, что предотвращает искажение выходного сигнала схемы управления.

При величине тока через составной транзистор 1 меньше номинального значения напряжение на входе компаратора 9 меньше напряжения срабатывания, поэтому на его выходе присутствует напряжение, близкое к ОВ. При этом транзисторы 3 и 4 закрыты и входы

стробирования компараторов 8 и 9 отключены от общей шины 28.

Увеличение тока через составной транзистор 1, например, за счет уменьшения сопротивления нагрузки в его выходной шине 27 сопровожда.ет- ся соответствующим увеличением напряжения на базе составного транзистора 1 относительно общей шины 28,

При достижении током через составной транзистор 1 предельно допустимого значения напряжение на входе компаратора равно напряжению срабатывания, что вызывает переброс компаратора 9 в новое устойчивое состояние. При этом на выходе компаратора 9 присутствует напряжение второй шины 30 питания. Транзистор 3 открывается и подключает вход стробирования компаратора 8 че- рез резистор 2А на общую шину 28, Это приводит к стробированию компаратора 8 и на его выходе присутствует напряжение +Е, что приводит к отключению ключа на все время стробирова- ния.

Положительный перепад напряжения на выходе компаратора 9 дифференцируется цепью, состоящей из времязадаю щего конденсатора 16 и входного со- противления транзистора А. При этом транзистор 4 открывается и подключает стробирующий вход компаратора 9 через резистор 25 на общую щину 28, Это приводит к стробированию компаратора 9, и на его выходе присутствует напряжение +Е,

По мере заряда конденсатора 16 базовый ток транзистора 4 уменьшается. При уменьшении тока до величины, не-

достаточной для открывания транзистора А, происходит закрывание последнего и стробирование компаратора 9 прекращается. При этом компаратор 9 возвращается в исходное состояние. Тран- зистор 3 при этом закрывается, и стробирование компаратора 8 также прекращается, вследствие чего разрешается прохождение управляющих сигналов с щины 31 управления.

При пробое перехода коллектор - база составного транзистора 1 напряжение на его входе скачкообразно увеличивается до напряжения выходной шины 27. При этом на входе компаратора 9 напряжение скачком возрастает до величины +Е, превышающей порог срабатывания компаратора 9. Послед

0

0 5

д

„

и

.г

5

НИИ переключается в новое устойчивое состояние, и происходит стробирова-. ние компараторов 8 и 9, что приводит к протеканию рассмотренных процессов.

На эмиттерах транзисторов 2 и 5 напряжение скачком возрастает. При превышении им величины напряжения +Е транзистор 7 открывается и ограничивает нарастание напряжения на эмкт- терах транзисторов 2 и 5, на безопасном для схемы управления уровне (+Е+бэ7),

При этом через предохранитель 26 протекает ток. Предохранитель 26 рассчитывается на протекание тока управления, который во много раз меньше тока, возникающего при ьробое перехода коллектор - база составного транзистора 1, Поэтому предохранитель перегорает и отключает схему управления от входа составного транзистора 1 .

Для восстановления полупроводникового ключа необходимо лишь заменить вьш1едший из строя составной транзистор 1 и предохранитель 26.

Предлагаемый полупроводниковый ключ проще известных транзисторных ключей, так как имеет меньшее количество элементов.

Формула изобретения

1. Полупроводниковьй ключ, содержащий составной транзистор, первый, второй и третий транзисторы одного типа проводимости, четвертый и пятый транзисторы другого типа проводимости, первьш и второй компараторы, оп- тронный ключ, первый диод, первый конденсатор, семь резисторов, первый и второй выходы составного транзистора подключены соответственно к выходной и общей шинам, а вход через первый резистор соединен с эмиттерами первого и четвертого транзисторов, базы которых подключены к коллектору пятого транзистора и через второй резистор соединены с коллектором четвертого транзистора и первой шиной питания, коллектор первого тран зистора подключен к второй шине питания, эмиттеру пятого транзистора и через третий резистор к базе пятого транзистора и одному выводу четвертого резистора, другой вывод которого соединен с выходом первого

оптронный ключ подключен к шине управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения, первый и второй компе раторы снабжены входа- MI стробирования, причем вход составного транзистора через пятый резистор подключен к входу второго компаратора, выход которого соединен с базой второго транзистора и через первый конденсатор с базой третьего транзистора и одним выводом первого диода, другой вывод которого подклкг чен к общей шине, входы стробирования первого и второго компараторов соединены соответственно с коллекторами второго и третьего транзисторов, эмиттеры которых подключены соответственно через шестой и седьмой резисторы к общей шине.

2. Ключ по п. 1, отличающий с я тем, что, с цепью повышения ремонтопригодности, введены

проводимость которого соответствует проводимости четвертого транзистора, второй, третий, четвертый и пятый диоды, второй и третий конденсаторы, причем вход составного транзистора через предохранитель подключен к выводам первого и пятого резисторов,

которые объединены, эмиттер шестого транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора и через второй диод с первым выводом третьего диода и одним выводом второго конденсатора, другой вывод которого подключен к общей шине, коллектору шестого транзистора и одному выводу третьего конденсатора, другой вывод которого соединен с первым выводом

четвертого диода и через пятый диод с входом второго компаратора, второй вывод четвертого диода подключен к второму выводу третьего диода, базе шестого транзистора и второй шине

питания.

Изобретение может быть использовано, например, в импульсных усилителях мощности. Цель изобретения - упрощение устройства за счет уменьшения количества элементов. Полупроводниковый ключ содержит составной транзистор (Т) I, Т 2 - 4 одного типа проводимости, т 5 - 7 другого типа проводимости, компараторы 8 и 9, оптронный ключ 10, диоды 11 - 15, конденсаторы 16 - 18, резисторы 19 - 25 и предохранитель 26. Компараторы снабжены входами стробирования. Для восстановления электронного ключа необходимо лишь заменить вышедший из строя составной транзистор 1 и предохранитель 26. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л