Транзисторный ключ Советский патент 1990 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электронным устройствам управления элементами автоматических систем и вторичных источников питания.

Цель изобретения повышение бьет- родействия транзисторного ключа.

Па чертеже изображена электрическая схема транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит выходной силовой транзистор 1, выходную клемму 2, коллектор транзистора 1 соединен с катодом диода 3 обратной связи, а эмиттер транзистора 1 «ерез резистор 4 соединен с минусовой шиной источника литания и выходной клеммой 5, База силового выходного транзистора 1 соединена с эмиттером входного транзистора 6 л через первый резистор 7 - с минусовой шиной источника питания. База транзистора 6 соединена с анодом диода 3 обратной связи, коллекторами тотсостабили- зирующих транзисторов 8 и 9 и через второй резистор 19 -с минусовой шиной источника питания. Эмиттер транзистора 8 соединен с базой тргнзис- тора 11 и базой- транзистора 9, база- эмиттерный переход которого шунтирован резистором 2f а эмиттер т-ереч резистор 13 соединен с плюсовой шиной источника питания 14 и через токоог- раничительный диод 35 - с коллектором транзистора 6, в цепи питания которо го включен резистивный делитель, состоящий из резисторов 16 и 17, точка соединения которых подключена к эмиттеру транзистора 1I, коллектоо которого соединен с базой транзистора 8 и через резистор 18 - с управляющим входом 19. Сток полевого транзистора 20 с р-п-перехэдом соединен с базой силового выходного транзистора ,,затвор через конденсатор 21 соединен с входом 19 управления и через резистор 22 - с истоком и минусовой шиной источника питания. Исток силового полевого транзистора 23 соединен с коллектором силового выходного транзистора 1, сток его соединен с выходной клеммой 2S а затвор через резистор 24 - с резистором 25, которые посгглю чеи к плюсовой шине 14 питания, и конденсатором 26,который подключен к минусовой шине 27 питания.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

При наличии сигнала логической 1

Г

0

0

5

0

5

ня входе 19 силовой транзистор закрыт. При этом дополнительный конденсатор 26 заряжен до величины напряжения источника питания. Этот же потенциал приложен к затвору силового полевого транзистора 23. Так как исто- ковая цепь оборвана, а к стоку приложено полное напряжение нагрузки, то на истоке устанавливается напряжение отсечки силового полевого транзистора

23и он закрыт. При подаче на вход 19 логического О силовой транзистор открывается, при этом к истоку транзистора 23 прикладывается остаточное напряжение с коллектора, силового транзистора 1, которое меньше, чем напряжение на конденсаторе 26. Под действием этого напряжения р-п--пере- ход полевого транзистора 23 смешается в прямом направлении и через него протекает ток„ определяемый величиной резистора 24. Силовой полевой транзистор 23 открывается и его емкость сток-затвор через открывшийся канал сток-исток разряжается.

Ток разряда протекает через резистор 24 и конденсатор 26, разряжая его. Выбирая величину вспомогательного конденсатора такой, чтобы напряжение на нем после разряда совпало с напряжением делителя на резисторах

24и 25 в установившемся режиме, можно добиться минимального времени переходного процесса включения,т.е. готовности силового транзисторного ключа.к выключению. Так как ток через резисторы 24 и 25 в установившемся режиме много меньше тока нагрузки, то он не оказывает влияния на работу . схемы управления силовым транзистором J , а малое выходное сопротивление силового полевого транзистора 23 улучшает устойчивость ее работы.

о При наличии сигнала логической 1

(U

Ув{

ипиг) на входе 19 транзисторы

0

5 л

8 и 9 закрыты, транзистор 6 также закрыт, следовательно, закрыт и силовой транзистор 1, Потребление тока по цепи питания отсутствует, что позволяет использовать транзисторный ключ в режимах плавного нарастания напряжения питания.

При подаче на вход 19 логического О ( 0) по цепи базы транзистора 8 через резистор 18 протекает ток. Падение напряжения на резисторах 12 и 13 от эмиттерного тока транзистора 8 открывает транзистор 11, замыкается отрицательная обратная связь и транзистор 8 выходит на режим стабилизации тока, так как при увеличении тока эмиттера транзистора 8 увеличивается падение напряжения на резисторах 12 и 13, что вызывает дополнительное открывание транзистора 1 1 , который уменьшает ток базы транзистора 8. Под действием тока коллектора транзистора 8 на резисторе 10 появляется падение напряжения, которое открывает транзистор 6. Падение напряжения на резисторе 16 от тока коллектора транзистора 6 уменьшает ток коллектора транзистора 11,. при этом транзистор 8 дополнительно открывается и падение напряжения на резисторе 12 увеличивается, что еще больше открывает транзистор 9 и, как следствие, транзистор 6. Процесс увеличения тока коллектора транзистора 9, а следовательно, и транзистора 6 будет продолжаться до тех пор, пока не откроется диод 3, что произойдет при условии, что напряжение на коллекторе силового транзистора 1 будет меньше напряжения на базе транзистора 6 на величину падения напряжения на диоде 3, после чего увеличение то ка коллектора транзистора 9 не будет вызывать увеличение тока транзистора 6. Схема придет к установившемуся режиму

В случае, если диод 3 не откроется, то при достижении максимального тока коллектора транзистора 6, напряжение на резисторе 17 станет больше, чем напряжение на диоде J5, диод Л 5 откроется и дальнейшее увеличение тока коллектора транзистора 9 прекратится. Схема придет к другому установившемуся режиму.

С приходом на вход 19 сигнала логической 1 закрываются транзисторы 8% 9 и 6, силовой транзистор 1 запирается, цепь истока силового полевог

470546

транзистора 23 обрывается, он запирается, а вспомогательный конденсатор 26 током заряда емкости сток-затвор транзистора 23 заряжается до исходного значения напряжения.

Так как напряжение отсечки силового полевого транзистора 23 много меньше напряжения нагрузки (напряжения на

JQ стоке транзистора 23), а к силовому транзистору 1 прикладывается только это напряжение, то появляется возможность выбрать его более низковольтным, а следовательно, более быстроJ5 действующим. Так как быстродействие транзисторного ключа определяет быстродействие именно биполярного силового транзистора, то появляется возможность увеличить быстродействие всего

20 транзисторного ключа.

Кроме того, наличие прямого тока через p-n-переход силового полевого транзистора уменьшается (по сравнению со схемой с заземленным затвором)

25 сопротивление канала сток-исток, что приводит к уменьшению остаточного падения напряжения на ключе в целом.

Фор-мула изобретения

Транзисторный ключ по авт. св. № 1476604, о.тлич ающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены силовой полевой транзистор с p-n-переходом, дополнительный конденсатор, пятый и шестой резисторы, причем исток силового полевого транзистора соединен t с коллектором выходного силового транзистора, затвор через ьпятый резистор соединен с первыми выводами шестого резистора и дополнительного конденсатора, вторые выводы которых соединены соответственно с плюсовой и минусовой шинами источника питания, а сток силового полевого транзистора соединен с выходом транзисторного ключа.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электронным устройствам управления элементами автоматических систем и вторичных источников питания. Силовой выходной транзистор содержит катод 3 обратной связи, резистивный шунт 4, входной транзистор 6, шунтирующие резисторы 7, 10, токостабилизирующие транзисторы 9, 8, 11, резисторы 12, 13, 16, 17, 18, 22, источник 14 питания, токоограничительный диод 15, управляющий вход 19, полевой транзистор 20, конденсатор 21. Введение силового полевого транзистора 23, резисторов 24, 25 и конденсатора 26 позволяет ускорить включение силового выходного транзистора, а также ускорить и его выключение, что приводит к общему повышению быстродействия транзисторного ключа. 1 ил.